介绍

      振动样品磁强计(VSMs)是表征磁性材料最常用的技术。VSM 可以测量磁性软磁（低矫顽力）和硬（高矫顽力）材料的特性。有多种形式：固体、粉末、单晶、薄膜或液体。他们可以用于使用电磁体(EM)或高磁场(HF)超导磁体(SCM)从低磁场到高磁场进行测量。

它们还可以用于从低温到高温的集成低温恒温器或熔炉进行测量。

      此外，他们拥有一个动态范围从 10-8 emu (10-11 Am2 ) 扩展到 103 emu (1 Am2) 以上，使他们能够测量具有弱磁性的材料（例如，超薄薄膜、纳米级结构）和强磁性（永磁体）。

      要进行测量的磁场范围由被测量的材料决定。永磁体是电机和发电机的重要材料，它们可以将电力转换为电力，反之亦然。由于最近汽车动力系统从化石燃料向电力的剧烈转变，它们的重要性有所增加。因此，对高性能永磁体的需求显著增加。永久磁铁材料，如稀土(NdFeB、SMCo)和硬铁氧体，通常需要较大的磁场来使材料饱和和退磁。基于em的虚拟sm可能就足够了，尽管有时需要基于高频scm的虚拟sm来实现90kOe(9T)或更高的场。如果永磁材料需要比EM-VSM更高的磁场，则通常使用脉冲磁化器对样品进行预磁化，然后在EM-VSM中测量第二象限退磁曲线。从第二象限退磁曲线，可以确定材料的固有磁性能，i。e., 饱和磁化强度Ms(或4πMs=B-H)，剩余量Mr（或残留感应Br)，矫顽力Hc，内在矫顽力Hci、渗透率（B/H）和最大能量产物BHmax.

      本应用笔记讨论了模型8610 HF 振动样品磁强计 并显示 HF 结果用于稀土烧结钕铁硼和钡六角铁氧体永磁体样品。

      该型号 8610 HF VSM 包含一个可变间隙 GMW 2 10英寸 EM 配置与提供最大的 FeCo 极尖，为>36kOe(3.6T)提供最大的应用场。8610具有与 15 nemu 相同的高灵敏度(15 × 10-11 Am2) 10 s/pt 时的 RMS 噪声平均和高速场斜坡率10 kOe/s (1 T/s) 作为 Lake Shore 的 8604（4 个 EM）和 8607（7 个 EM）VSM 系统。

      8604 可选配 HF FeCo 极尖和 8607 但是 8610 的标准配置。8604、8607和8610高频机在极隙1、2、3和5处的最大应用场如表1所示。

 

 

      图 1 显示了初始磁化强度曲线和主磁滞回线 (MHL)，以及图 2 显示了等温 (IRM) 和 DC退磁（DCD）剩磁曲线烧结（粉末）钕铁硼磁体样品。测量被执行到应用±36 kOe (3.6 T) 的磁场。 图 3 显示了第二象限退磁曲线（从一个先前的磁化状态）对于钕铁硼磁铁样品。

      虽然最常见的测量用于表征材料的磁性是MHL，如图 1 所示，更复杂用场覆盖状态的磁化曲线和位于内部的磁化值主要滞后回线，例如次要滞后循环和一阶反转曲线 (FORC)，可以提供可以使用的附加信息用于表征磁相互作用在细颗粒磁性材料 3、4 和永磁材料.5, 6, 7

      FORC是通过在场H中饱和样品来测量的坐，将场减少为反转场Ha，然后测量力矩与场Hb当球场被卷回H时坐.这个过程对许多H值重复a，生成了一系列的forc，如图4所示：NdFeB永磁铁样品与H坐= 36 kOe (3.6T).FORC分布的ρ(Ha, Hb)为混合二阶导数：ρ(Ha, Hb) = ‒ (1/2)∂2 M(Ha, Hb)/∂Ha∂Hb

      FORC图是ρ(Ha, Hb).通常会从(Ha, Hb向Hc= (Hb‒ Ha)/2, Hu= (Hb+ Ha)/2

      Hu代表交互作用的分布或反转场，Hc 代表切换或矫顽场的分布的癔症。FORC分析软件包，如FORCinel8和百分比9通常用于从测量的FORC中生成FORC图，尽管图5中所示的NdFeB永磁体样品的2DFORC图是使用lake shore的RTFORC生成的™软件10RTForc™计算FORC分布并实时显示FORC图，大大减少了收集和分析FORC数据所需的时间。 

      交换耦合六铁氧体钡(BaFe12O19) 纳米粒子 (NPs)

      图 6 显示了初始磁化曲线和 MHL，图 7 显示了 IRM/DCD样品的剩磁曲线由纳米级 (~60 nm) 六方铁氧体钡BaFe12O19 交换耦合纳米复合材料。测量被执行到应用±36 kOe (3.6 T) 的磁场。 有一种微妙MHL 在低场的“扭结”，表明存在低矫顽力相和高矫顽力相。图 8 显示了测量的 FORCHsat = 36 kOe (3.6 T)，图 9 显示生成的 2D FORC 图。 10 FORC图显示了对应于的两个峰低矫顽力和高矫顽力成分，以及两个峰之间的区域与两相之间的交换耦合。 11

      总结

      在本应用说明中，我们讨论了8610HF VSM模型并呈现HF(3.6T)滞后，IRM/DCD，第二象限退磁曲线，和FORC测量结果稀土NdFeB和交换偶联六晶钡永久磁铁样品。基于高频scm的磁强计可能需要完全饱和，因此需要适当的表征一些永久磁铁材料。然而，这样的材料第二象限退磁曲线的表征可以为基于电磁的VSM，只要材料最初被脉冲磁化。基于电磁的虚拟机的磁场可以扫至10kOe/s（1T/s），和一个典型的磁滞回线测量可以只需几秒钟到几分钟；一个典型的系列FORC 需要几分钟到几小时。而基于 SCM 的磁力计提供更高的场强，测量速度是固有的，由于可以改变磁场的速度而变慢，使用超导磁体，因为它们的电感很大。现场扫描速率通常限制在200Oe/s（20mT/s）；因此，一个典型的滞后回线测量可能需要几十分钟或更多，而一系列典型的forc可能需要一天或更长的时间。