铁磁质磁畴特性的演示实验

铁磁质磁畴特性的演示实验天津理工学院武菁磁畴是铁磁质重要的微观结构．在工科物理教学中，一般实验室不太容易做到对磁畴结构的直接观察，因此，很有必要采用定性的实验方法来阐明磁畴结构的存在及其特性．笔者在华中理工大学生产的热磁轮演示仪器基础上，用更简单的方...     

磁畴和畴壁的实验演示

利用透射光法进行磁畴和畴壁的实验演示，在磁性材料中的薄膜中，若无外加磁场时，可以观察到很多蜿蜒曲折的条状磁畴，当垂直薄膜面上加一个磁场（磁化场）时，这些条状磁畴就会产生变化，凡与外加磁场方向一致的磁畴体积扩大，与加外磁场方向相反的磁畴体积会缩小。     

用纵向克尔磁光效应观察磁畴

本文采用增镀折射率较大的介质薄膜及利用会聚光束的方法,提高了克尔磁光效应观察磁畴的效果。此方法简便易行,适宜于进行磁畴的演示实验教学及从事磁畴结构的研究工作。     

绝热去磁演示实验装置

本文简要介绍了绝热去磁降温的基本原理，并详细阐述了这一演示实验装置的设计思想和实验操作步骤．该实验装置结构简单，操作方便，便于在课堂演示绝热去磁效应．除此之外，它还可演示材料的顺磁和抗磁特性．     

微磁动力学的新进展

本文介绍微磁动力学领域的一个最新进展,我们的研究发现在磁场驱动下且保持畴结构不变地沿着纳米磁线运动的磁畴壁,其运动源于能量耗散,磁畴壁运动速度正比于能量耗散率。与此同时,我们根据能量守恒原则,给出了磁畴壁速度的一个合理定义,该定义适用于任意的磁畴壁结构。在此定义下,即使磁畴壁没有做刚性运动,我们也能得到磁畴壁运动的瞬时速度和平均速度。我们的结果不仅能重复低磁场下的沃克（Walker）解,还能反映出当磁场高于沃克极限（Walker limit）时速度{磁场的依赖关系,该结果跟数值模拟和实验数据都符合得很好。我们根据微磁动力学研究的这一新进展,最终澄清了一个事实即“磁畴壁质量”这个概念是错误的。     

自旋转向相变中的条纹磁畴研究

用光激发电子显微镜研究了Fe／Ni铁磁膜和Co／Cu／Fe／Ni磁耦合膜中的条纹磁畴．实验发现：在Fe／Ni体系中，条纹磁畴宽度随着铁层厚度趋近于自旋转向相变点呈指数下降；在Co／Cu／Fe／Ni体系中，Fe／M层中的条纹磁畴会沿着钴层磁矩的方向排列，其磁畴宽度会随着Co-Fe／Ni间的层间耦合强度呈指数下降．理论上推导出条纹磁畴随着磁各向异性能和层间耦合强度变化的统一公式，而实验结果与理论符合得非常好。     

石榴石磁泡膜中3类硬磁畴的形成方法

研究石榴石磁泡膜中硬磁畴畴壁中垂直布洛赫线的稳定性可为研制布洛赫线存储器提供有益的帮助 .3类硬磁畴的形成是研究硬磁畴稳定性的前提 .本文综述了在石榴石磁泡膜上形成硬磁畴的 2类方法———“脉冲偏场法”和“低直流偏场法” .结合文献中的典型样品 ,对用“脉冲偏场法”和“低直流偏场法”形成 3类硬磁畴的过程进行了简单介绍 .     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金的本构参数辨识方法研究

建立了一种简便的、适用于磁畴模型应用的Tb0.3Dy0.7Fe2合金本构参数辨识方法.针对Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴模型中本构参数不明确且直接实验测试困难的问题,提出了一种数值计算与实验测试相结合的参数辨识方法.采用坐标变换与绘制自由能等势曲线相结合的方法,简化了载荷作用下Tb0.3Dy0.7Fe2合金内磁畴角度偏转的数值计算,研究了合金磁畴角度偏转模型的参数依赖性.在此基础上,结合简单的实验测试,建立了Tb0.3Dy0.7Fe2合金各向异性常数K1和K2、能量分布因子ω、晶轴取向分布的辨识及修正方法.该方法能够简单、快速地完成Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴模型中本构参数的辨识,对完善磁致伸缩材料磁畴偏转的数值计算模型非常有意义.理论分析可为类磁致伸缩材料磁机耦合模型的建立、完善,以及材料本构参数的辨识、获取提供参考.     

物理演示的组合实验与综合实验

一、组合演示实验按实验内容物理演示可分为单一性、组合性和综合性实验．大多数情况下，为了配合一个物理现象、概念或定律的讲解而演示一个实验，这就是单一性演示实验．对于某些内容，则可安排或设计一组实验，这些实验的题目和目的相同，内容相互补充，逐渐深化，对于建立正确的物理概念或图像、普遍性地验证物理定律、培养学生科学的思维方法，将收到比单一实验好得多的效果．我们把这一组实验称为组合演示实验．例如，验证角动量守恒定律有很多现成的仪器和实验，其中大家所熟知的离心节速器式角动量守恒演示仪只能演示不受外力矩作用…     

超导磁悬浮演示实验

磁悬浮是一个演示超导态物质迈斯纳(Meissner)效应的非常有趣的实验。近年来,YBaCuO、BiSrCaCuO和T1BaCaCuO高温氧化物超导材料的相继试制成功,为磁悬浮演示实验提供了极大方便。我们最近研制成功的磁悬浮演示实验装置,由于结构简单,使用方便,价廉耐用,将使只能在实验室内进行演示的磁悬浮实验推广到直接在课堂上进行演示实验。凡是有液氮供应的     

二维伊辛模型的畴壁动力学

表面可以改变纳米磁性薄膜的结构和相变温度，畴壁动力学由此成为研究的重点。本文采用动力学蒙特卡罗模拟方法，对二维Ising模型磁畴界面的非平衡动力学展开数值研究。系统初态设为半正半负，即由完全有序但自旋取向完全相反的两部分组成，其间的磁畴壁随时间生长。通过对磁化标度形式的分析，发现畴壁内外的动力学标度形式虽然相同，但临界指数在数值上却存在很大差异，相差一个 =1，这是由初始条件导致的。     

磁畴壁拓扑结构研究进展

拓扑磁性斯格明子作为信息载体单元具备高可靠性、高集成度、低能耗等优势,有望提高数据读写精度、降低功耗,从而研发新型拓扑自旋电子学材料与原理型器件,为信息技术、5G通信和大数据等的高速发展提供材料与技术支持.但磁性斯格明子同时存在需要磁场稳定以及电流驱动下斯格明子霍尔效应引起偏转等缺点,严重阻碍了其在实际器件中的应用,因此探索新型拓扑磁畴结构和适宜应用的材料体系成为研究的关键.本文将重点介绍自2013年理论预言磁畴壁斯格明子以来,利用高分辨率洛伦兹透射电子显微镜原位实空间发现并研究磁畴壁拓扑麦纫和磁畴壁斯格明子的实验工作.首次在范德瓦耳斯Fe_5–xGeTe₂二维磁性材料中发现温度诱发的180°磁畴壁转变为拓扑麦韧链,研究了磁畴壁麦纫态在外界电场、磁场作用下的集体运动行为,揭示了基于自旋重取向、磁畴壁限域效应以及弱相互作用下生成磁畴壁拓扑态的机制.在该机制指导下,设计制备了具有自旋重取向的GdFeCo非晶亚铁磁薄膜,不仅获得了磁畴壁麦纫,验证了生成机制的普适性,还成功实现了畴壁麦韧对到畴壁斯格明子的可逆拓扑转变,开辟了基于磁畴壁等内禀限域效应开展...     

演示实验教学与学生能力的培养

演示实验可以不受空间和时间的限制，把某些自然环境再现，深刻地揭示出物理量之间的关系，从而启发学生深入思考，进一步寻求其变化规律．因此物理知识的讲授离不开课堂演示实验．演示实验又是启发学生思维，调动学生学习积极性，培养学生观察能力和思维能力的重要手段．本文谈谈增强演示实验效果和培养学生能力的几种方法．１　分析演示法分析演示法是让学生先从整体观察获得一个轮廓印象，然后再从几个方面仔细观察，找出局部特征，用分析的方法找出各局部特征的内在联系，最后获得一个全面而深刻的认识．例如用波动演示器演示横波．第一…     

具有条纹磁畴结构的NiFe薄膜的制备与磁各向异性研究

具有条纹磁畴结构的磁性薄膜表现出面内转动磁各向异性,对于解决高频电子器件的方向性问题起着至关重要的作用.本文采用射频磁控溅射的方法,研究了NiFe薄膜的厚度、溅射功率密度、溅射气压等制备工艺参数对条纹磁畴结构、面内静态磁各向异性、面内转动磁各向异性、垂直磁各向异性的影响规律.研究发现,在功率密度15.6 W/cm~2与溅射气压2 mTorr(1 Torr=1.33322×102Pa)下生长的NiFe薄膜,表现出条纹磁畴的临界厚度在250 nm到300 nm之间.厚度为300 nm的薄膜比250 nm薄膜的垂直磁各向异性场增大近一倍,从而磁矩偏离膜面形成条纹磁畴结构,并表现出面内转动磁各向异性.高溅射功率密度可以降低薄膜出现条纹磁畴的临界厚度.在相同功率密度15.6 W/cm~2下生长300 nm的NiFe薄膜,随着溅射气压由2 mTorr增大到9 mTorr,NiFe薄膜的垂直磁各向异性场逐渐由1247.8 Oe(1 Oe=79.5775 A/m)增大到3248.0 Oe,面内转动磁各向异性场由72.5 Oe增大到141.9 Oe,条纹磁畴周期从0.53μm单调减小到0.24μm.NiFe薄膜的断面结构表明柱状晶的形成是表现出条纹磁畴结构的本质原因,高功率密度下低溅射气压有利于柱状晶结构的形成,表现出规整的条纹磁畴结构,高溅射气压会导致柱状晶纤细化,面内转动磁各向异性与面外垂直磁各向异性增强,条纹磁畴结构变得混乱.     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴偏转研究

研究了Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金在压磁和磁 弹性效应中的磁畴偏转和磁导率特性. 基于Stoner-Wolhfarth 模型能量极小原理, 绘制了自由能与磁畴偏转角度的关系曲线, 研究了压应力和磁场载荷作用下磁畴角度的偏转特性, 计算分析了不同载荷作用下磁畴偏转的磁导率特性, 并与实验数据进行比较论证. 研究表明,应力和磁场的作用都将使磁畴方向[111]和[111]发生角度跃迁, 直观有效地解释了材料巨磁致伸缩效应的机理; 应力和磁场作用下磁畴的偏转将使材料磁导率呈减小趋势, 其中磁场能对磁导率的影响大于应力能, 这一现象在小载荷作用下尤为明显. 实验结果表明, 磁导率的计算数据与实验数据符合得较好, 验证了计算方法的正确性. 理论分析对Terfenol-D磁畴偏转模型的完善 和磁化过程中磁滞回线的绘制非常有意义.     

教师明确的指导——演示实验不可忽视的因素

演示实验是中学物理教学最重要的教学手段之一，通常是以教师操作和学生观察为主，它以其明显直观的特性受到了广大师生的欢迎．可以说，教师要使自己的课堂教学获得更好的效果，很重要的一点就是要提高演示实验的教学水平．那么如何来判断演示实验的成效呢？有学者曾对此提出要求：（1）确保演示成功；（2）简易方便；（3）现象清楚．有学者也从用好或设计好演示实验的角度提出了以下要求：（1）紧密结合教学情境；（2）要有启发性；（3）力求明显直观；（4）力求简单可靠．不可否认，以上要求是演示实验成功的必要条件，但笔者认为，并不是成功的演示就是有效的演示．     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金的本构参数辨识方法研究

建立了一种简便的、适用于磁畴模型应用的Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金本构参数辨识方法. 针对Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金磁畴模型中本构参数不明确且直接实验测试困难的问题, 提出了一种数值计算与实验测试相结合的参数辨识方法. 采用坐标变换与绘制自由能等势曲线相结合的方法, 简化了载荷作用下Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金内磁畴角度偏转的数值计算, 研究了合金磁畴角度偏转模型的参数依赖性. 在此基础上, 结合简单的实验测试, 建立了Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金各向异性常数K₁ 和K₂、能量分布因子ω、晶轴取向分布的辨识及修正方法. 该方法能够简单、快速地完成Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ 合金磁畴模型中本构参数的辨识, 对完善磁致伸缩材料磁畴偏转的数值计算模型非常有意义. 理论分析可为类磁致伸缩材料磁机耦合模型的建立、完善, 以及材料本构参数的辨识、获取提供参考.     

磁性金属纳米结构的畴壁特性与磁逻辑电路构筑

自旋电子学由于其丰富的物理内涵和广泛的应用前景受到学术界和工业界的高度重视,成为近年来凝聚态物理和信息技术领域关注的焦点。本文介绍了利用磁性金属纳米结构实现作为自旋电子器件基础的自旋注入的方法,特别涉及利用铁磁金属纳米点接触结构钉扎磁畴的特点,研究自旋极化电流与磁畴壁的相互作用规律, 理解纳米结构中畴壁的动力学行为,并以此为基础构筑结构简单、性能优异的全金属磁逻辑电路,从而实现了由电信号驱动,通过电信号检测,并与CMOS技术兼容的目的。     

Co纳米线磁矩反转动态过程的有限元微磁学模拟

采用有限元微磁学模拟方法研究了Co纳米线在不同外加恒磁场下磁矩的翻转过程.研究结果表明在直径为10 nm的Co纳米线内,经过一定的形核时间将在其一端形成一个反向磁畴.磁畴壁的类型为横向畴壁,该畴壁将在一外加恒定磁场的驱动下匀速地从一端运动到另一端.畴壁的运动速度与外加磁场大小呈线性关系.在H为1000 kA/m时,发现在纳米线的两端均会形成一个“头对头”的反向磁畴.计算结果表明,畴壁内磁矩的方向旋转一个周期所导致的畴壁运动的距离相同,与外加磁场强度无关. 关键词： 磁性纳米线 微磁学模拟 磁畴 横向畴壁     

抗磁效应原理的演示

抗磁效应原理的演示牟廷绶，胡晓秋（四川内江教育学院，６４１０００）抗磁效应存在于一切磁介质中，起因于电子的轨道运动在外磁场作用下发生了变化，为了解决抗磁效应不易观察的问题，我们设计了一个简单易行的演示实验，可以直观、形象地说明抗磁效应．实验电路如图１...