用三角波电流励磁改进交流磁滞回线实验简

改进行了交流磁滞回线实验的励磁方法。研制了三角波电流交流恒流源驱动励磁线剖励磁．使软磁环形样品被交流磁化双向交替达到饱和,磁化场H的波形仍为三角波。维持三角波电流的周期和幅值不变．可使H变化的波形和变化的速率不变。可在H匀速变化的条件下观测样舳的交流磁滞回线;能在磁化场相同的条件下观测不同样品的交流磁滞回线;还可直接观测样品的微分磁导率曲线。     

磁场强度波形畸变对交流磁滞回线形状的影响

测量了软磁铁氧体环形样品在不同条件下的交流磁滞回线,发现磁滞回线形状随交流磁场强度H的幅值、频率而变化.交流磁滞回线形状的变化是由于磁场强度H波形畸变造成的,在弱交变场下,当磁感应强度B作正弦变化时,磁场强度H也作正弦变化,此时磁滞回线形状为椭圆;当磁场增强时,H-t曲线发生了不同程度畸变,且磁场强度越强,H-t曲线畸变程度越严重,此时磁滞回线变弯变尖,呈胖S形.通过理论分析及实验拟合对磁滞回线形状变化做出了解释.     

显示磁滞回线的新装置

迄今为止,国内有关磁滞回线的实验装置中,都是在铁磁质样品环上绕制两个线圈。利用交变磁化电流通入初级线圈时在次级产生的互感电动势,经放大和积分处理后获取正比于磁感应强度B的电压v_v。利用初级回路中的串联电阻获取正比于磁场强度H的电压u_x。然后,将这两种电压信号分别送到示波器的y轴输入和x轴输入,便可在示波器屏幕上观测交流磁滞回线。本文介绍一种只需在样品环上绕制一个线圈利用自感电动势显示磁滞回线的新装置,它使设备简便,效果好。     

铁磁材料交流磁化曲线及磁滞回线的观测

分析了磁化曲线和磁滞回线的各个参量及变化规律,论述了如何选择电路参量,并给出了测量电路,推导了样品中的磁感应强度.最后分析了实验中要注意的几个主要问题,如:不同几何形状铁磁材料的磁化曲线及磁滞回线的测量,不同成份铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线的特征及其应用,励磁电源、励磁和探测电路参量对磁滞回线的影响以及居里温度的测定等.     

多脉冲励磁下铁氧体及非晶磁环的磁特性

感应脉冲加速器的磁芯通常为铁氧体或非晶材料,而感应腔磁芯在工作脉冲下的磁性能是决定感应加速脉冲波形好坏的重要因素。搭建了低压多脉冲实验平台对铁氧体和非晶小磁环分别进行MHz重复频率的多脉冲励磁,对励磁线圈上的电压电流波形进行监测,绘制了多脉冲励磁下磁环的磁化曲线,并结合含磁芯线圈动态电感量的递推公式计算出磁环在多脉冲励磁过程中磁导率的变化曲线;在高压三脉冲实验平台上对铁氧体磁芯和非晶磁芯实验感应腔进行了高压三脉冲实验,得到的磁芯多脉冲磁化规律与低压实验的结果一致。最后对两种磁环在多脉冲励磁下的磁性能差异进行了对比分析。     

具有不同交换偏置方向的外延FeGa/IrMn双层膜的磁各向异性与磁化翻转

采用磁控溅射方法在MgO(001)单晶衬底上制备了交换偏置分别沿着FeGa [100]和[110]方向的FeGa/IrMn外延交换偏置双层膜,研究了交换偏置取向对磁化翻转过程与磁化翻转场的影响.铁磁共振场的角度依赖关系的测量与拟合,表明样品存在不同取向的四重对称磁晶各向异性、单向交换磁各向异性和单轴磁各向异性的叠加.矢量磁光克尔效应测量表明交换偏置沿着[100]方向的样品在不同磁场方向下表现矩形、非对称和单边两步磁滞回线;交换偏置沿着[110]方向的样品在不同磁场方向下表现单边两步和双边两步磁滞回线.考虑不同交换偏置方向的畴壁形核和位移模型,能够很好地解释磁化翻转路径随磁场方向的变化规律和拟合磁化翻转场的角度依赖关系,表明交换偏置方向的改变使得畴壁形核能发生显著变化.     

用微机观测交流磁滞回线

在普通物理实验中，观测交流磁滞回线的常见方法是示波器法．由于采用示波器观测交流磁滞回线，在回线参数的测量，不同磁化条件下的回线比较观测，回线面积的计算，以及回线的计录保存方面，都有许多不便．而微机具有显示数字和图形、数据暂存、数值计算和存盘及打印的功能，配上A／D转换卡，编制相应的示波程序，可用微机模拟示波器，实现普通示波器所不具备的存贮、计算和打印等功能，用于观测交流磁滞回线，则可以克服用示波器观测的上述不便，有利于学生更好地掌握交流磁滞回线的特点和基本参数，开拓学生在微机应用方面的思路，激发…     

工业辐照加速器扫描磁铁电源的研制

 分析了工业辐照加速器扫描磁铁的三角波励磁电流的选取。介绍了一种输出电流峰 峰值20 A、扫描频率为20～50 Hz的连续三角波的工业辐照加速器扫描磁铁电源。阐述了三角波调制器的原理、三角波线性度、基于单片机的控制系统以及其在工业辐照环境下采取的抗干扰措施。理论和应用均表明该设计具有很好的辐照均匀度。     

一维钻石链反铁磁Ising模型磁化的模拟

采用Monte Carlo模拟方法对自旋为1/2的一维钻石链反铁磁Ising系统的磁化行为进行研究.在这个系统中,反铁磁的交换作用和三角结构导致存在自旋阻挫.重点研究不同的反铁磁自旋交换作用对系统磁行为和自旋构型的影响.模拟磁化曲线中M=M_S/3磁化平台,得到平台宽度随不同的自旋交换相互作用强弱的变化关系,以及出现磁化平台时格点的自旋构型;给出亚稳态存在的条件及亚稳态时的微观构型.研究磁滞回线随温度的变化关系.结果表明,随着温度的升高,磁滞回线逐渐减小,最终消失.     

Stoner-Wohlfarth模型的磁滞回线特征量分析

针对磁化强度的一致转动:Stoner-Wohlfarth模型,在磁滞回线不能严格求解的现实情况下,我们获得了描述磁滞回线的特征量:剩磁、矫顽力、饱和场的严格解.依据磁化强度一致转动过程的分析,我们提出了剩磁、矫顽力、饱和场这3个特征量的确定条件,并得到以上磁性材料的技术磁化特征量与材料内禀参量饱和磁化强度和各向异性等效场的关系.同时,我们利用磁滞回线在3个特殊角度下的严格解和一般情况下的数值解验证了以上特征量关系的正确性.本研究结果对于判断磁性材料的磁化反磁化过程和深入理解一致转动过程具有重要参考意义.     

斜入射冲击波加载下PZT95/5铁电陶瓷的放电特性研究

 研究了冲击波倾斜入射PZT95/5铁电陶瓷时的放电特性。结果表明,在小负载条件下,随着入射倾斜角的增加,PZT95/5铁电陶瓷放电电流波形前沿变缓,脉宽时间增加,波形从单脉冲方波演变成梯形波,甚至锐变成三角波。     

Fe84Zr3.5Nb3.5B8Cu1薄带的动态磁化过程

由于铁磁性样品的交流磁化率虚部χ″随磁场强度H的变化是非线性的，在低场(0～12 mT)有一个与铁磁共振信号强度相当的低场非共振信号. 利用ESR谱仪测量交流磁化率虚部χ″对磁场强度H的一次微分随磁场强度的变化dχ″/dH～H，研究Fe₈₄Zr_3.5Nb_3.5B₈Cu₁合金薄带的动态磁化特性. 合金薄带样品是各向异性的，易磁化轴（易轴）在薄带的横向方向，外加磁场H在易轴方向. 样品在可逆磁化区域(0～2.0 mT)和趋近饱和的磁化区域(9.0 mT以上)，dχ″/dH=0；在不可逆畴壁移动过程中，当H为4.2 mT 时, χ″(H)达到最大值χ_max；在磁畴转动过程中，χ″(H)正比于H²（瑞利区）；而实验中却发现，在某些区域交流磁化率虚部χ″(H) 与磁场强度H的n次方即Hⁿ(n≥3)有关；而且发现，在一定区域，有三段不可逆畴壁移动和磁畴转动交替出现的现象. 在这一过程中，dχ″/dH为常数的磁场范围分别为4.8～5.2mT, 5.8～6.4 mT, 8.0～8.5 mT, 其常数相对值分别为1：0.85：0.60. 样品的交流磁化率虚部χ″对磁场H的微分dχ″/dH随磁场H的这一变化规律反映了不可逆畴壁移动和磁畴转动交替发生的微观过程.     

多晶YBCO超导体的中场磁化曲线特性

用振动样品磁强计测量了多晶 YBCO 超导体 LN_2温度下的初始磁化曲线、中场磁滞回线和场冷磁化曲线,对曲线的形状特征及其形成原因进行了讨论.为了解释磁滞量的峰效应,提出了颗粒内部的两种钉扎机制:弱连接的等效钉扎和正常相钉扎.     

二极管波过程理论分析

 理论分析了二极管磁绝缘传输线（MITL）区阻抗不连续和二极管阻抗随时间的变化对波过程的影响。结果表明：若MITL区电长度远小于入射波脉宽,则二极管前端测得的电压电流幅值反映了阴极处电压、电流,电压与电流的比值由二极管阻抗确定;为加快阴极处电压、电流前沿,MITL区各段传输线沿波的传输方向可采用阻抗渐增的方式,且取中间元件的阻抗为其两端元件阻抗的均方根;测点电压、电流前沿在时间上可分为传输、全反射和束流形成阶段;梯形电压波入射下,测点波形前沿全反射阶段电压较传输阶段增长速度倍增,电流为一段平台;实际电压波入射下,测点电压波形前沿为一条不断增长的曲线,电流波形前沿存在振荡。     

铁基纳米晶磁芯的脉冲磁化特性测量及其在磁开关中的应用

磁开关是重复频率脉冲功率系统可选的工作性能优越的开关器件之一。目前磁开关的仿真模型是基于伏秒积分的宏观特性建立起来的纯电路模型,未考虑磁芯饱和过程中磁芯特性的变化,仿真难以准确预测磁开关负载上的预脉冲,波形的前沿误差也较大。测试获得了快脉冲激励下的铁基纳米晶磁芯磁滞回线和初始磁化曲线,利用磁芯磁滞回线的关键参数,提取了脉冲激励下的磁芯J-A参数,用于定义多物理场中磁开关模型的磁芯特性。针对磁开关脉冲压缩电路,利用多物理场仿真软件COMSOL建立了磁脉冲压缩系统电路与磁开关电磁场的场路耦合仿真模型,计算磁脉冲压缩电路的输出波形,与实验结果对比,预脉冲幅值误差为2%,峰值误差为2%,前沿误差为5%,证明了建立的场路耦合仿真模型的有效性和准确性。     

小尺寸正方形铁磁薄膜边界效应对磁化翻转过程的影响

用自旋动力学方法系统地研究磁偶极相互作用表现的边界效应对小尺寸正方形铁磁薄膜的磁化翻转过程的影响.在确定的磁偶极相互作用强度下,针对不同的单轴各向异性强度和不同的磁化角(外磁场与易轴间的夹角),具体给出矫顽场与磁化角及单轴各向异性强度之间的依赖关系和-些有代表性的磁滞回线,并给出磁化翻转过程中-些有代表性的微观磁结构.模拟结果表明:磁偶极相互作用表现的边界钉扎作用与单轴各向异性场之间的竞争决定磁滞回线的形状和矫顽场的大小,从而在不同磁化角情况下会导致不同的矫顽场机理.本文提出可有效地描述正方形铁磁性薄膜复杂微观磁畴结构的形成与演变的五磁畴模型.这种五磁畴模型既能直接揭示单轴各向异性正方形铁磁薄膜的几何特性和物理特性,也方便于磁化翻转过程的分析.     

GdFeCo/TbFeCo磁超分辨磁光记录薄膜研究

用磁控溅射法制备了GdFeCo/TbFeCo交换耦合两层薄膜,利用不同温度的克尔磁滞回线和VSM磁滞回线研究了读出层(GdFeCo)变温磁化方向变化过程.结果表明,随温度升高读出层从平面磁化转变为垂直磁化,交换耦合两层薄膜具有中心孔探测磁超分辨的基本性能.转变过程主要受饱和磁化强度（M_s）的影响,在GdFeCo的补偿温度附近,读出层的磁化强度较小,退磁场能也较小,在交换耦合的作用下,使读出层(GdFeCo)的磁化方向发生转变.磁化方向的转变在75℃~125℃的温度范围内变化较快.     

Pr替代YPBCO超导单晶的峰效应研究

采用TSSG法在1 atm氧气氛下生长出Y1-xPrxBa2Cu3O7(x=0.07215)超导单晶样品;测量了该单晶样品在不同温度下的磁特性;根据Bean临界态模型,计算出不同温度下的临界电流密度Jc对磁场H的依赖关系;在对该样品的直流磁化研究中观测到了峰效应。随着温度的降低,样品的临界电流密度明显增加。     

Mathematic软件在铁磁材料磁滞回线中的应用

根据铁磁材料磁滞回线的实验原理,利用绘图软件Mathematic绘制出样品的磁化曲线和磁滞回线,对实验数据进行多项式函数拟合,计算出其磁滞损耗。     

三角波脉动流通栓的晶格玻尔兹曼方法模型

血液栓塞作为心血管疾病的一大诱因, 其形成机理及外部因素一直是医学、生物物理等领域专家关心的问题. 血栓的形成及其结构复杂多样, 大大增加了治愈血栓的难度. 脉动对于疏通血液栓塞有良好的作用, 而由于血液的黏滞作用以及红细胞的惯性, 脉动流的波形、振幅和频率都会影响通栓的效果. 本文主要基于晶格玻尔兹曼方法, 在栓塞的锥形管中, 用三角波脉动流进行通栓计算, 探索三角波脉动流的波形、压差、频率对血管通栓效果的影响. 计算发现, 低频低压条件下三角波脉动流通栓效果不明显, 而高频条件下通栓效果良好; 适当增加压差, 可以提高能通栓的三角波脉动流的频率.