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磁性是什么

W. Pauli. F. Hund. Stern － Gerlach （ 1922 ）. 磁性是什么. P. Langevin. G. E. Uhlenbeck S. Goudsmit （ 1925 ）. L. Lamor. H. A. Lorentz. 指南针. E. Ising. 2004 年磁学室 《 磁性测量 》 讲座“磁性测量概论”. W. E. Heisenberg. J. C. Maxwell. R. M. Bozorth. P. Curie. P. E. Weiss. M. Faraday. P. Anderson. L. Neel.

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Presentation Transcript

  1. W. Pauli F. Hund Stern－Gerlach（1922） 磁性是什么 P. Langevin G. E. Uhlenbeck S. Goudsmit（1925） L. Lamor H. A. Lorentz 指南针 E. Ising 2004年磁学室《磁性测量》讲座“磁性测量概论” W. E. Heisenberg J. C. Maxwell R. M. Bozorth P. Curie P. E. Weiss M. Faraday P. Anderson L. Neel RKKY C. Kittel J. H. van Vleck P. A. M. Dirac（1928） F. Bloch

  2. 中国科学院物理研究所  通用实验技术公共课程 开篇语：磁性测量概况 《磁性测量》 赵同云 磁学国家重点实验室 2014年10月1日

  3. 声 明 本讲稿中引用的图、表、数据全部取自公开发表的书籍、文献、论文，而且仅为教学使用，任何人不得将其用于商业目的。

  4. 熙 熙 攘 攘 天下攘攘， 皆为利往。 天下熙熙， 皆为利来。 • 学分选修：有教无类 • 浪费时间 • 误人子弟 • 问题（有奖）征集 • 考试题目、 交6卷时间 信息反馈： 电话：8079；9271；9253 电子邮件：tyzhao@aphy.iphy.ac.cn

  5. 我讲课的目的 澄清一些基本概念 规范测量的基本操作 明确测量的基本原理和技术

  6. 2010年～2013年反馈意见与建议（40个） • 压缩课时！ • 参观、实践、答疑！ • 课件、讲义？ 仪器使用细节、注意事项？ 《计量测试技术手册》（第7卷电磁学） 中国计量出版社 1996年

  7. 关于课件的使用 引用者：请注明出处！ 使用者：勿恶意删改、节录！ 未经授权用于商业目的者：后果自负！ 磁学国家重点实验室：官方网页 http://maglab.iphy.ac.cn/1-shouye.htm

  8. 还是比较地道的！ 仅仅删掉了作者！

  9. http://wenku.baidu.com/view/625fddd4b14e852458fb578b.html http://www.docin.com/p-7722535.html http://www.doc88.com/p-38337859766.html http://magwell.net/download/CL.ppt 磁 性 测 量 概 论 读书人的事！ 上海海事大学

  10. 投稿赚了多少钱？

  11. 我的建议 马拉松、百米跑 • 习惯：养成成功的习惯 • 记录：争夺优先权的证据 • 曹贤语录： “每个人都遵循相同的人生方程， 所不同的是初始条件和边界条件。” • 院士授课：幸运的本科生 2014.03.08：MH370

  12. 课程拟讲授的内容 • 磁性测量的概况（1） • 磁性测量的基础（2） • 磁性测量的原理和技术（3、6） • 磁场的产生与测量（4、5） • 测量仪器的使用（5、6、7、8） • 磁性参数的测量（8、9） • 样品的安装与位置（9） 考试？

  13. 0 计 量 Metrology 计 量 Metrology 磁 性 测 量 概 论 昨夜西风凋碧树，都上高楼，望望天涯路。

  14. 从三个层面看磁性测量 • 在计量学中的位置 • 磁性测量的总体概况 • 磁性参数、现象的测量能力

  15. 1、在计量学中的位置 1.1 量的分类 1.2 量值的获得方式 1.3 计量体系（术语、概念）

  16. 1、在计量学中的位置 计量学123Metrology jì liáng xué 计量学：关于测量的科学

  17. 人员 测量原理 测量方法 校准 计量 测量 测量仪器 测量程序 检定 标准物质 溯源性 基准 质量与检验 单位制 标准与标准化 计量学 1、在计量学中的位置 计量学 本质上就是计量 科 学 技 术

  18. 1、在计量学中的位置 计量学分类 管理 法制计量 legal metrology：官方授权强制管理的计量。 对下列内容的法定要求： 计量单位、测量方法、测量设备和测量实验室 需求 工业计量 industrial metrology 企业内部的计量：源于需求，满足需求 基础 科学计量 scientific metrology 即真正意义的计量学，涉及十大类量的计量。 几何、光学、电离辐射、力学、声学、热工、 化学、电磁、无线电、时间频率

  19. 1、在计量学中的位置 计量学分类 • 法制计量：基准、标准 计量单位、测量原理、方法的标准 管理 磁矩、磁通、磁场的基准、标准 • 计量： 定义：实现单位统一、量值准确可靠的活动。 属性：准确性、一致性、溯源性与法制性

  20. 1、在计量学中的位置 计量学分类 • 科学计量：基础性、探索性、先行性 测量原理、方法：探索 基础 材料的磁学性质：表征 • 工业计量：产品相关 产品标准的符合性验证 需求 企业标准的建立和使用

  21. 1、在计量学中的位置 1.1 根据所测的量分类 磁性测量 属于 电磁学类计量 本课程参考该《手册》的以下内容： 基准、标准 术语 仪器设备 第1、2、7、8、19、20、21章

  22. 1、在计量学中的位置 1.1 根据所测的量分类 国家机构：中国计量科学研究院电磁计量科学研究所 http://www.nim.ac.cn/division/16/586

  23. 1、在计量学中的位置 1.2 根据量值的获得方式分类 • 根据量值获得的方式： 直接测量、间接测量、组合测量 • 根据被测量的状态： 静态测量、动态测量 • 根据被测量与测量设备的相互关系： 接触测量、非接触测量 • 根据被测量的种类： 磁通测量、磁场测量、磁矩测量

  24. 1、在计量学中的位置 1.2 根据量值的获得方式分类 • 磁性测量的分类： • 从测量原理的角度：间接测量 • 从测量信号的角度：电信号 • 与设备的相互关系：接触测量、非接触测量 • 被测量的种类：磁通、磁场、磁矩 • 测量进行的方法与读数： 直读测量法 直接比较测量法

  25. 1、在计量学中的位置 1.3 电磁学计量体系 • 术语 • 基准体系、测量标准 • 仪器设备 • 量值溯源 • 检定与校准 • 测量不确定度的评定

  26. 1、在计量学中的位置 1.3.1 国家电磁学计量基准体系 • 国家电磁计量基准体系：框图 《计量测试技术手册 第7卷：电磁学》：图 1－4 • 量子标准： 2010 CODATA 25 812.807 4434(84)  483 597.870(11) GHz/V 2.675 222 005(63)108 Hz/T von Klitzing电阻标准：RK = h/e2 Josephson电压标准： KJ = 2e/h 质子旋磁比： • 绝对测量： 电流、电压、电阻、电感、电容、磁矩、磁通、磁感应强度

  27. 1、在计量学中的位置 1.3.2 电磁学计量术语 • 磁：一种可以“吸引”鍼的（磁）石 【康熙字典】：本作礠。 【说文解字】：石名。可以引鍼（zhēn）。 【前汉艺文志】：作慈。 【说文】慈，爱也。 Loadstone:Naturally magnetized pieces of magnetite Magnetite:Fe3O4, TN=858 K, Magnetism: Magnetic: Magnes Magnesia

  28. 1、在计量学中的位置 1.3.2 电磁学计量术语 • 磁性：物质的一种固有属性 Magnetism Magnetics Magnetic Property of 《磁性物理》 宛德福、马兴隆 编著 源于自旋和运动的电荷 • 磁性物质：具有某种（些）磁性的物质 • 非磁性物质：不具有某种（些）磁性的物质 磁结构：磁（性）结构？磁（矩）结构？

  29. 1、在计量学中的位置 1.3.2 电磁学计量术语 • 磁性测量： • 测量：measurement • 以确定量值为目的的一组操作 • 量值：一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小。 • 磁性测量：“以确定磁学量量值为目的的一组操作” MPMS：Magnetic Property Measurement System 磁性 非磁性 物质的（磁学）性质测量

  30. 1、在计量学中的位置 1.3.2 电磁学计量术语 • 磁学量：与磁相关的各种量 内秉的：仅由化学成分和晶体结构决定 粒子自旋、原子磁矩、饱和磁化强度、磁晶各向异性、交换相互作用、自旋极化率 材料 表观的：不仅由化学成分和晶体结构决定， 而且由具体的形态和制备工艺决定 矫顽力、剩余磁感应强度、磁能积、磁化率、磁导率、退磁场 空间： 磁场

  31. 关于JJG、JJF • JJG 1013-1989 《磁学计量名词术语及定义（试行）》 • JJF 1013-1993 《磁学计量常用名词术语及定义》 JJG：国家计量检定规程，用于检定和校准 JJF：国家计量技术规范，用于校准

  32. 2、磁性测量的总体概况 2.1 磁性测量的目的 2.2 磁性测量的依据 2.3 磁性测量的仪器设备

  33. 2、磁性测量的总体概况 2.1 磁性测量的目的 2.1.1 有没有磁性 2.1.2 磁性的强弱 2.1.3 专业的磁性测量 2.1.4 应用相关的磁学性质 2.1.5 与安全相关的问题

  34. 2、磁性测量的总体概况 2.1.1 有没有磁性 一头雾水 What you mean? 答：在给定的环境条件下，所有的物质都有(某种)磁性 逻辑混乱：“偷”换概念 “古人” 类铁磁性 “今人” 物质的固有属性 ferro- ferri- sperro- 方案 慈、magnetic 磁性、magnetic property 类铁磁学国家重点实验室 磁性材料  磁有序材料 磁无序 方案 magnetic ordered 方案、、…

  35. 2、磁性测量的总体概况 2.1.1 有没有磁性 一头雾水 What you mean?  第 1 种可能的含意：磁有序、磁无序？ 专业语言：磁结构的确定 磁矩类测量 测量内容：磁矩等与温度、磁场等的关系 中子散射测量：原理唯一性 宏观磁性测量：热磁曲线、磁滞迴线 电阻率测量： 比热容量测量： 磁共振效应测量：

  36. 借01 磁 性  • 物质的磁性（内禀）

  37. 借02 磁 性  • 物体的磁性（表观@内禀） 物理原理决定 制备工艺相关 尺寸效应（退磁因子） （天体基本粒子） 结 晶 状 态 显 微 结 构 杂 质 状 态 Fe 或者 铁 Co 或者 钴

  38. 2、磁性测量的总体概况 2.1.1 有没有磁性 一头雾水 What you mean?  第 2 种可能的含意：剩余磁感应强度？ 专业语言：是否永磁材料 测量内容：磁滞迴线、矫顽力 磁矩类测量 宏观磁性测量：磁滞迴线、剩磁 NS N S 参考物：烧结钕铁硼磁体（NdFeB）

  39. 2、磁性测量的总体概况 2.1.2 磁性的强弱 两头雾水 What you mean?  第 1 种可能的含意：“吸力”有多强？ 专业语言：剩余磁感应强度、表面磁场强度 磁场类测量 磁矩类测量 测量内容：磁滞迴线、剩磁 宏观磁性测量：磁滞迴线、剩磁、表面场 截面积！ NS N S 参考物：烧结钕铁硼磁体（NdFeB）

  40. 2、磁性测量的总体概况 2.1.2 磁性的强弱 两头雾水 What you mean?  第 2 种可能的含意：“磁矩”是多少？ 专业语言：饱和磁化强度、磁化率 测量内容：磁化曲线、热磁曲线 磁矩类测量 宏观磁性测量：磁滞迴线、热磁曲线 中子散射测量：原理唯一性 磁共振效应测量：Mössbauer谱 磁光效应测量：MCD 参考物：单质金属铁（Fe）

  41. 2、磁性测量的总体概况 2.1.2 磁性的强弱 两头雾水 What you mean?  第 3 种可能的含意：“相变温度”是多少？ 专业语言：交换相互作用的强度 测量内容：热磁曲线、相变温度 磁矩类测量 宏观磁性测量：热磁曲线 中子散射测量： 磁共振测量： 电阻率测量： 磁光效应测量： 比热容量测量： 参考物：单质金属钴（Co）

  42. 2、磁性测量的总体概况 2.1.2 磁性的强弱 两头雾水 What you mean?  第 4 种可能的含意：“铁磁性”的强弱？ 更专业 专业语言：自旋极化 测量内容：自旋相关的能带结构 自旋向上子能带的填充情况：满/不满 费米面的位置：Stoner带隙、DOS EF Slater-Pauling曲线：二元合金的磁矩 • 强铁磁性、弱铁磁性 参考物：单质金属钴（Ni）

  43. 2、磁性测量的总体概况 2.1.3 专业的磁性测量 1.4.1 标准的建立和保持  1.4.2 磁场的产生与测量 1.4.3 磁结构与磁性相变的测定 1.4.4 磁性参数的测量 1.4.5 时域和频域特性的测试 1.4.6 磁相关的成像 仅有标题

  44. 2、磁性测量的总体概况 2.1.4 应用相关的磁学性质 • 以应用为主要目的：磁场类装置 主要以磁通或者磁场的形式使用 磁化方法以及磁化状态的稳定性 化学成份的稳定性 抗干扰的能力：如，辐射 仅有标题

  45. 2、磁性测量的总体概况 2.1.5 与安全相关的问题 • 人身安全： 频率 幅值 时间 静态磁场 交变磁场 • 设备安全： 射频磁场 微波磁场 • 电磁兼容： 仅有标题

  46. 2、磁性测量的总体概况 2.2 磁性测量的依据

  47. 借03 粒子 人 各 种 谱 光  物质 磁 电 力、声 热 2、磁性测量的总体概况 2.2 磁性测量的依据 盘点我们的本事 • 磁性测量原则

  48. 借04 电磁感应原理 磁通测量 宏观物理效应 磁矩测量 微观物理效应 磁场测量 磁 共 振 效 应 2、磁性测量的总体概况 2.2 磁性测量的依据 • 磁性测量原理 间接测量－直接测量

  49. 借05 2、磁性测量的总体概况 2.2 磁性测量的依据 • 电磁感应原理 磁通量  面积 A

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