一． 概述：

作為物質(zhì)（特別是鐵磁性材料）內(nèi)稟磁性檢測的通用設(shè)備,，振動樣品磁強計（VSM）因其投資小,、堅固耐用，特別是運轉(zhuǎn)費用極低等顯著優(yōu)點而被世界各國廣泛運用于科研,、教學和生產(chǎn)檢測等眾多領(lǐng)域,，為人類的科技進步作出了巨大貢獻。其工作原理大體如圖所示,。

 

 

 

 

　　其中,，驅(qū)動元w的功率輸出饋給振動子v，以使振桿p帶動被外磁化場He磁化了的樣品s做小幅正弦式上下振動,，探測線圈C所“感知"到的樣品s的信號電壓輸出饋給相關(guān)接受放大系統(tǒng)（-K）,。磁場探測單元G的輸出VH與（-K）放大單元的輸出VJ同相位地一并饋給數(shù)據(jù)處理單元D。從而當He變化一個周期后,，D即可繪出樣品s的J-He曲線,，此處的J定義為樣品s的總磁矩,，即J=MV=σm，其M,、V,、σ、m分別表示樣品s的磁化強度,，體積,，比（質(zhì)量）磁化強度及質(zhì)量。D所處理的是兩路電壓信號,，即（-K）一路代表磁矩而G一路代表相對應(yīng)的外磁化場He,，因此必須特別注意最后繪制出的J-He曲線（或M-He、σ-He）未必能正確表示所測樣品s的磁特性,，因為VSM為開磁路測量,，其所記錄的磁化場He未必就是樣品s的內(nèi)磁場，要想得到s的真實磁化強度與內(nèi)磁場Hi的函數(shù)關(guān)系,，必須將所測得的He轉(zhuǎn)化成Hi,，并將所測J-He曲線轉(zhuǎn)化成J-Hi曲線——此曲線才是樣品s的真實特性。要做到這點,，就必須預(yù)知樣品s的在He方向上的退磁因子N,，利用Hi=He-NM關(guān)系逐點求出與（MHe）相對應(yīng)的坐標點（MHi），從而繪成M-Hi（或J-Hi）曲線,，并可利用B=Hi+4πM的關(guān)系式繪制出技術(shù)參量B-Hi曲線,，由此曲線求得諸如硬磁材料樣品s的剩磁Br、矯頑力BHc,、最大磁能級（BHi）max等磁學量,。要做到以上幾點，關(guān)鍵是要知道s在被測方向上的N,，而這在一般情況下是辦不到的,。通常在旋轉(zhuǎn)橢球體及其退化形式如球形、薄膜形,、線形等特殊形狀的樣品時,，方能夠用VSM準確測出內(nèi)稟磁性與內(nèi)磁化場的函數(shù)關(guān)系，并可由此關(guān)系推演出有關(guān)技術(shù)參量（即Ｂ-Hi）,。從此點也可說VSM的功能是測材料的飽和磁化強度,，不提先決條件而夸大VSM功能的宣傳內(nèi)容都是不可取的。

VSM有一項衡量其水平高低的主要技術(shù)指標：最高靈敏度,。此數(shù)值應(yīng)指在特定條件下（主要是指磁極與樣品的距離以及外磁化場He的大?。┰撛O(shè)備所能探測到的樣品最小信號，即小于此數(shù)值的信號將被淹沒在背景噪音中而無法檢測出。

　　一般而論,，磁極間距越小,，磁極越靠近樣品，靈敏度將越高,，但隨之而來的則導(dǎo)致磁場鞍部區(qū)變窄,測試結(jié)果的重復(fù)性降低,不可靠性增大,，這是我們不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象..而要改變此情況，就必須將檢測線圈間距增加（即磁極間距增大）,，但此時將導(dǎo)致最高靈敏度的下降,。因此，被測信號的可信賴度與系統(tǒng)的最高靈敏度是互相矛盾的,，單強調(diào)一方面顯然是不恰當?shù)?。另外，較小的磁極間距無法作變溫測量,。我廠產(chǎn)品的磁極間距為50mm,，檢測線圈間距為30mm，常溫與高,、低溫測量都是在此條件下進行,，這既保證了測試結(jié)果的可靠性，又保證了具有足夠高的靈敏度（3-6×10-5emu）,。

　　He越大則可能導(dǎo)致背景噪音增大從而最高靈敏度下降,，這實際上是磁場電源質(zhì)量好壞的一種體現(xiàn)。我廠產(chǎn)品的最高靈敏度測試條件是在額定最高磁場的80%內(nèi)測量,。

　　故而,，凡不提前提條件而僅表述VSM的最高靈敏度，是有誤導(dǎo)使用者之嫌,。另外，最高靈敏度是以背景噪音的尺度來衡量的,，因而,，對噪音的標度方法不同（采用均方值？峰-峰值,？）,，即使是同一設(shè)備，其結(jié)果也不同,。我單位采用的是峰-峰值標度方法,。

二．本廠生產(chǎn)的VSM型式規(guī)格：

1．低場型（LH型）

　　利用無鐵芯線圈對產(chǎn)生磁化場，最大值為±400 Oe,；無觸點平滑過零自動掃描電源,，有手動、自動兩種工作模式,，在自動狀態(tài)下可以人為控制掃描速度,。特點為無電磁鐵型的剩磁效應(yīng),，操作空間大，磁場均勻空間廣,，特別適合特軟磁性薄膜的測量工作,。由于其探頭可隨時移出工作區(qū)，因而可適合特軟薄膜磁電阻效應(yīng)的測量,。（諸如GMR,、TMR、AMR,、鐵磁/反鐵磁交換偏置效應(yīng)等的研究工作）,。

由于其投資少，還特別適合高年級學生及研究生的實驗教學工作,。

技術(shù)參數(shù)及特點：Hmax=±400 Oe,，在此范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)、且不用高斯計檢測磁場,。樣品所處空間位置可由振動頭三維調(diào)節(jié),，故極易將樣品置于最佳工作點，最高靈敏度3~6×10-5emu（探測線圈間距30mm時）,；探測線圈間距可人為隨時調(diào)整,，以適用不同需要。由于探測線圈可方便地移離工作區(qū)而將均勻磁場區(qū)出空,，故在配以磁電阻測量單元時,，可方便地進行MR的檢測工作，可作教學設(shè)備,。配以兩路數(shù)據(jù)處理單元以實現(xiàn)實時曲線的觀察,、記錄和保存；可配變溫裝置以實現(xiàn)變溫測量,。

2.電磁鐵型（HH型）

　　電磁鐵配以可調(diào)大功率自動掃描電源以獲取所需外磁化場,，樣品驅(qū)動單元直接架設(shè)在電磁鐵磁軛上以實現(xiàn)造型的美觀化，且可調(diào)節(jié)樣品的任意被測方向,，以實現(xiàn)各向異性的檢測需求,。磁場強度及靈敏度檔次可由用戶自行決定。

　　技術(shù)規(guī)格及特點：

　　1,、磁化場由電磁鐵和高穩(wěn)定度,、低紋波系數(shù)的自動平滑過零掃描電源聯(lián)合提供，同時,，電源設(shè)有手動調(diào)節(jié)模式,，可設(shè)置在所需穩(wěn)恒磁場的恒流狀態(tài)下測量；在自動掃描模式狀態(tài)，能在設(shè)定的磁化場范圍內(nèi),，通過選定的掃描速度而實現(xiàn)在該磁場范圍內(nèi)的自動掃描,。目前，最高磁場強度有2×104Oe,、1.5×104Oe,、1×104Oe等可供選擇；

　　2,、振動頭（即前述的V）可在三維方向調(diào)節(jié)振桿（P）的位置,，因而可將樣品（s）置于最佳工作點。

　　3,、磁場大小由多檔高斯計直接測量,，其表頭直接顯示實際磁場大小并將相應(yīng)信號饋給數(shù)據(jù)處理單元，以實現(xiàn)與磁矩測量單元一 一對應(yīng)的實時數(shù)字化記錄,。

　　4,、檢測線圈由相應(yīng)機構(gòu)緊壓在兩極面上，其檢測線圈最大間距為30mm,，以保證該系統(tǒng)可以實現(xiàn)變溫測量,。且可隨時取下檢測線圈以讓出最大的可利用磁場空間作其他用處（如MR測量等）。磁矩測量信號和與其對應(yīng)的其他信號（磁場,、溫度等）可通過電腦化X-Y記錄儀實現(xiàn)計算機數(shù)據(jù)處理,。

　　在上述檢測線圈間距以及磁化場≤104Oe的情況下，背景噪音峰-峰值（即最高靈敏度）優(yōu)于3~6×10-5emu,，本廠也可根據(jù)客戶需求,，提供價格較便宜的高場、更高靈敏度但非變溫型VSM

三,、選配件

　　1,、薄膜磁電阻測量系統(tǒng)：采用差值法測量MR以實現(xiàn)△R/R≤0.1％的高靈敏測量；樣品夾具可帶動樣品做360o轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)不同方向上的MR觀察,，特別適合配在本場生產(chǎn)的LH型VSM上,。

　　2、變溫裝置,；

　　①高溫－采用鉑絲作為發(fā)熱元件,，水體冷卻以保證在最高600℃的情況下爐體外表仍為室溫,，有效地保護VSM的檢測線圈不受到傷害，且不致產(chǎn)生因檢測線圈所處溫度不同導(dǎo)致的定標常數(shù)的變化,。此系統(tǒng)采用手控調(diào)節(jié)的方法,，以保證在導(dǎo)入爐體后，VSM整體靈敏度不出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。以上兩點有效地克服了高溫測量時所出現(xiàn)的一些通病,，可作為居里溫度（可自動記錄）和內(nèi)稟磁性隨溫度變化規(guī)律的檢測,。

　　②低溫—可實現(xiàn)室溫至77oK的溫控測量,。