磁性質(zhì)測量系統(tǒng)主要功能

測量物質(zhì)的基本磁性質(zhì)。主要包括：1. 恒定外場下的變溫磁矩的測量；2. 恒定溫度下變場磁矩的測量；3. 選定頻率下的交流磁矩的測量；4.恒定溫度，不同頻率下的交流磁矩；5.光照條件下的上述各種測量；6.單晶樣品的上述各種測量。

工作溫度范圍：1.9-400 K；磁場變化范圍：±5 T；DC/AC靈敏度10^(-8) emu。備有單晶樣品桿、光照樣品桿和超低場附件。用于小樣品、弱信號的測量，2-300 K各種磁性材料的單晶、多晶等樣品的表征。

在居里溫度以下，鐵磁或亞鐵磁材料內(nèi)部存在很多具有各自的自發(fā)磁矩且磁矩成對的小區(qū)域。這些小區(qū)域排列的方向紊亂，宏觀上這些小區(qū)域的集合體在外界表現(xiàn)出整體磁矩為零，不顯磁性的現(xiàn)象。這些小區(qū)域即稱為磁疇。磁疇之間的界面稱為磁疇壁（magnetic domain wall）。當(dāng)有外磁場作用時，磁疇內(nèi)一些磁矩轉(zhuǎn)向外磁場方向，使得與外磁場方向接近一致的總磁矩得到增加，這類磁疇得到成長，而其他磁疇變小，結(jié)果是磁化強度增高。隨著外磁場強度的進一步增高，磁化強度增大，但即使磁疇內(nèi)的磁矩取向一致，成了單一磁疇區(qū)，其磁化方向與外磁場方向也不完全一致。只有當(dāng)外磁場強度增加到一定程度時，所有磁疇中磁矩的磁化方向才能全部與外磁場方向取向完全一致。此時，鐵磁體就達到磁飽和狀態(tài)，即成飽和磁化。一旦達到飽和磁化后，即使磁場減小到零，磁矩也不會回到零，殘留下一些磁化效應(yīng)。這種殘留磁化值稱為殘余磁感應(yīng)強度（以符號Br表示）。飽和磁化值稱為飽和磁感應(yīng)強度（Bs）。若加上反向磁場，使剩余磁感應(yīng)強度回到零，則此時的磁場強度稱為矯頑磁場強度或矯頑力（Hc）。

從物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)觀點來看，鐵磁質(zhì)內(nèi)電子間因自旋引起的相互作用是非常強烈的，在這種作用下，鐵磁質(zhì)內(nèi)部形成了一些微小的自發(fā)磁化區(qū)域，叫做磁疇。每一個磁疇中，各個電子的自旋磁矩排列的很整齊，因此它具有很強的磁性。磁疇的體積約為10^-12m³～10^-9m³，內(nèi)含約10¹⁷～10²⁰ 個原子。在沒有外磁場時，鐵磁質(zhì)內(nèi)各個磁疇的排列方向是無序的，所以鐵磁質(zhì)對外不顯磁性。當(dāng)鐵磁質(zhì)處于外磁場中時，各個磁疇的磁矩在外磁場的作用下都趨向于沿外磁場中的磁化程度非常大，它所建立的附加磁場強度B'比外磁場的磁場強度B在數(shù)值上一般要大幾十倍到數(shù)千倍，甚至達數(shù)萬倍。

電流頻率低時，主要借由有形的導(dǎo)電體才能發(fā)射電磁波并傳遞。原因是在低頻的電振蕩中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去；電流頻率高時即可以電磁波的形式在自由空間內(nèi)傳遞，也可以束縛在有形的導(dǎo)電體內(nèi)傳遞。在自由空間內(nèi)傳遞的原因是在高頻率的電振蕩中，磁電互變甚快，能量不可能全部返回原振蕩電路，于是電能、磁能隨著電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。舉例來說，太陽與地球之間的距離非常遙遠，但在戶外時，我們?nèi)匀荒芨惺艿胶挽汴柟獾墓馀c熱，這就好比是“電磁輻射借由輻射現(xiàn)象傳遞能量”的原理一樣。

電磁波可以被金屬物質(zhì)阻擋并反射。金屬板可以阻擋并反射頻率低于X射線以下的電磁波，頻率大于等于X射線時，電磁波能量較高，會直接穿透過去。金屬網(wǎng)也可以阻擋并反射電磁波，但只能針對波長較長的電磁波。對于波長較長的電磁波，當(dāng)金屬網(wǎng)孔徑小于波長的1/4時（d<λ/4），就可以起到阻擋電磁波的效果，比如金屬網(wǎng)可以屏蔽微波爐的輻射，電梯的金屬板可以屏蔽移動信號等。對于波長較短但頻率不大于紫外線的電磁波（這里的波長較短指的是波長尺度遠遠小于物體孔隙尺度，一般在微米級別或微米級別以下），比如紅外線、可見光和紫外線，此時電磁波能通過網(wǎng)孔（網(wǎng)孔的尺度較波長大），但是仍然會被金屬板所阻擋并反射，這就解釋了為什么所有金屬物質(zhì)都能強烈地反射可見光，這也是金屬物質(zhì)帶有光澤的根本原因，比如光可以通過鐵絲網(wǎng)，但不能通過鐵板，此外鐵板具有優(yōu)良的反光能力。對于波長更短的電磁波，則無法被金屬板所阻擋，如X射線和伽馬射線，這是由于其頻率（能量）過高，粒子性顯著，導(dǎo)致其穿透力極強，所以可以無視金屬物質(zhì)，直接穿透過去。

電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變，其強度與距離的平方成反比，波本身帶動能量，任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。其速度等于光速c（299792458m/s≈3×10⁸m/s）。在空間傳播的電磁波，距離最近的電場（磁場）強度方向相同，其量值最大兩點之間的距離，就是電磁波的波長λ，電磁每秒鐘變動的次數(shù)便是頻率f。三者之間的關(guān)系可通過公式c=λf。

電磁波的傳播不需要介質(zhì)，同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中的速度不同。不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時，頻率越大折射率越大，速度越小。且電磁波只有在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，若同一種介質(zhì)是不均勻的，電磁波在其中的折射率是不一樣的，在這樣的介質(zhì)中是沿曲線傳播的。通過不同介質(zhì)時，會發(fā)生折射、反射、衍射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面?zhèn)鞑サ牡孛娌ǎ€有從空中傳播的空中波以及天波。波長越長其衰減也越少，電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續(xù)傳播。機械波、電磁波與引力波都能發(fā)生折射、反射、衍射、干涉，因為所有的波都具有波動性。衍射、折射、反射、干涉都屬于波動性。

電磁波的電場(或磁場)隨時間變化，具有周期性。在一個振蕩周期中傳播的距離叫波長。振蕩周期的倒數(shù)，即每秒鐘振動(變化)的次數(shù)稱頻率。

波長與頻率的乘積就是每秒鐘傳播的距離，即波速。令波長為λ，頻率為f，速度為V，得：λ=V/f波長入的單位是米(m)，速度的單位是米/秒(m/sec)，頻率的單位為赫茲(Hertz，Hz)。整個電磁頻譜，包含從極低頻無線電波到極高頻伽馬宇宙射線的各種波、光、和射線的集合。不同頻率段落分別命名為極長波電磁波(3KHz以下的無線電波)、無線電波(3KHz—300GHz)、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線(伽馬射線)和宇宙射線(超高能伽馬射線)。

鐵棒和鋼棒本來不能吸引鋼鐵，當(dāng)磁鐵靠近它或與它接觸時，它便有了吸引鋼鐵的性質(zhì)，也就是被磁化了。軟鐵磁化后，磁性很容易消失，稱為軟磁性材料。而鋼鐵等物質(zhì)在磁化后，磁性能夠保持，稱為硬磁性材料。硬磁性材料可做成永磁體，還可以用來記錄信息。磁帶上就附有一層硬磁性材料制成的小顆粒。