tìm hiểu về một số hệ đo từ độ thông dụng hiện nay

MỤC LỤC Stt Nội dung MỤC LỤC MỞ ĐẦU Trang Chương 1: Tổng quan số hệ đo từ độ thông dụng 1.1 Lịch sử phát triển Từ học vật liệu từ 1.2 Nguyên lý chung hệ đo từ độ 1.3 Một số kỹ thuật để tạo từ trường cao 5 1.3.1 Phương pháp Bitter 1.3.2 Cuộn dây siêu dẫn 1.3.3 Phương pháp tạo từ trường xung 1.4 Một số hệ đo từ độ thông dụng 9 1.4.1 Cân từ Faraday 1.4.2 Hệ đo giật mẫu 11 1.4.3 Hệ đo từ kế mẫu rung 12 1.4.4 Hệ đo SQUID Chương 2: Hệ đo từ trường xung 13 2.1 Cơ sở vật lý trình phát từ trường xung cao 13 2.2 Nguyên lý hoạt động 17 2.3 Các đặc điểm kỹ thuật hệ từ kế từ trường xung cao 17 2.4 Điều khiển nạp phóng điện nguồn phát từ trường xung 19 cao 2.5 Một số phép đo ứng dụng hệ từ trường xung 2.6 Thực hành đo mẫu Nd – Fe – B hệ PFM (Từ trường xung) 20 21 2.6.1 Hệ đo từ trường xung Viện Khoa học Vật liệu 2.6.2 Đo từ độ phụ thuộc từ trường 21 23 KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 Mở đầu Lịch sử từ học người Trung Hoa cổ đại phát đá từ thạch có khả định hướng Nam - Bắc, có khả hút vật sắt Nghiên cứu từ học mở vào kỷ 18 Girlbert viết sách Điện Từ, sau thí nghiệm tương tác từ trường dòng điện Oersted, công trình Ampere Faraday Các nghiên cứu từ học vật liệu từ phát triển vũ bão kỷ 20, vật liệu từ thực đưa vào ứng dụng rộng rãi sống sản xuất Các phép đo hệ từ trường cao cho biết nhiều thông tin quan trọng tính chất vật lý vật liệu, vật liệu từ đại Từ trường cao phá vỡ cấu trúc phân mạng từ số vật liệu Các phép đo thực từ trường cao phát số hiệu ứng đặc biệt chẳng hạn hiệu ứng lai hóa vùng lượng vật liệu chứa Uran dẫn đến dị hướng từ khổng lồ Từ trường cao gây chuyển pha từ trạng thái Femion nặng trạng thái siêu dẫn sang trạng thái thường số chuyển pha từ giả bền thực từ trường có cường độ 10 T Việc nghiên cứu vật liệu từ cứng chứa đất cần từ trường lớn để nạp từ cho nam châm để đạt đường từ trễ đầy đủ chúng Tuy nhiên để có nguồn từ trường tĩnh có cường độ 10 T lại việc không dễ dàng, cần có phương tiện đắt tiền để tạo nguồn điện có lượng hàng MJ công suất hàng MW cuộn dây nam châm khổng lồ làm lạnh đặc biệt hệ cấp nước áp suất cao Tuy vậy, tạo từ trường cực đại khoảng 20 T Bằng phương pháp tạo từ trường xung, dựa nguyên tắc nạp điện cho tụ điện lượng lớn phóng điện nhanh qua cuộn dây nam châm điện cảm, tạo xung từ trường có biên độ lên tới hàng chục Tesla mà tránh đầu tư đắt tiền Kỹ thuật từ trường xung đáp ứng yêu cầu tạo xung từ trường có biên độ 10 T khoảng thời gian tồn từ ms đến s mà lượng cần cỡ vài chục kJ Có hai phương pháp tạo từ trường xung cao, phương pháp phá hủy (destructive) phương pháp không phá hủy (non destructive) Để tạo xung từ trường có cường độ lớn 100 T thời gian cỡ µs người ta dùng phương pháp phá hủy, đường sức từ bị nén lại cú nổ trước vách ngăn không gian chứa đường sức vật bên bị vụ nổ phá hủy hoàn toàn Phương pháp áp dụng cho hệ tạo từ trường phá hủy phòng thí nghiệm Megagauss Viện Vật lý chất rắn, Đại học Tổng hợp Tokyo cho xung từ trường lên tới 500 T, thời gian tồn µs không gian có đường kính 10 mm Phương pháp không phá hủy dùng cuộn nam châm gồm vòng nhiều vòng, cho dòng điện lớn phóng qua cuộn nam châm nhằm tạo lòng chúng từ trường xung cao có giá trị nhỏ 100 T, xung từ trường dài từ vài ms đến vài s Nguyên lý phương pháp thực thành công Kapitza vào năm 1924 Ưu điểm hệ từ trường xung tạo từ trường lớn để vừa xác định tính chất vật lý vật liệu, vừa nạp từ cho nam châm mà không cần phương tiện đắt tiền (có lợi mặt kinh tế) Do vậy, nước ta mà nước tiên tiến xây dựng trung tâm nghiên cứu sử dụng từ trường xung cao Đề tài tập trung tìm hiểu số hệ đo từ độ thông dụng Bố cục chia làm hai chương: Chương 1: Tổng quan số hệ đo từ độ thông dụng Chương 2: Hệ đo từ trường xung Chương 1: Tổng quan số hệ đo từ độ thông dụng 1.2 Lịch sử phát triển Từ học vật liệu từ Từ học ngành ứng dụng sống người từ sớm mà Trung Hoa Hy Lạp cổ đại Ở Hy Lạp, lịch sử ghi nhận đối thoại từ học Aristotle Thales từ năm 625 đến 545 trước công nguyên song song với việc sử dụng nam châm vĩnh cửu (là đá thiên nhiên) cho số mục đích khác Ở phương Đông, Trung Hoa nơi sớm sử dụng đá nam châm làm kim nam để phương Nam-Bắc từ thời đại Chu Công (thời đại nhà Chu, 1122 - 256 trước Công nguyên), sách thức ghi lại việc sử dụng đá nam châm Quỷ Cốc tử (thầy dạy Tôn Tẫn) vào kỷ thứ trước công nguyên Alexander Neckham người Châu Âu mô tả la bàn việc sử dụng la bàn cho việc định hướng vào năm 1187 Vào năm 1269, Peter Peregrinus de Maricourt viết Epistola de magnete, coi luận thuyết nam châm la bàn Năm 1282, tính chất nam châm la bàn khô thảo luận Al-Ashraf, nhà vật lý, thiên văn, địa lý người Yemeni Cuốn sách khảo cứu chi tiết tượng từ De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure (On the Magnet and Magnetic Bodies, and on the Great Magnet the Earth) William Gilbert xuất năm 1600 Anh Quốc Cuốn sách thảo luận nhiều thí nghiệm điện từ ông xây dựng, đồng thời giả thiết từ trường Trái Đất, nguyên nhân gây định hướng Nam-Bắc la bàn Tương tác dòng điện từ trường lần phát mô tả Hans Christian Oersted, giáo sư Đại học Copenhagen (Đan Mạch) Ông phát việc kim la bàn bị lệch hướng đặt gần dây dẫn mang dòng điện Thí nghiệm coi bước ngoặt lịch sử ngành từ học, đặt tên Thí nghiệm Oersted Sau Oersted, hàng loạt nhà khoa học tiến hành thí nghiệm công trình nghiên cứu mối quan hệ điện từ trường André-Marie Ampère, Carl Friedrich Gauss, Michael Faraday dẫn đến việc hình thành kiến thức từ học từ trường James Clerk Maxwell tổng hợp lý thuyết từ trường, điện trường, quang học để phát triển thành lý thuyết tổng quát trường điện từ Vào năm 1905, Albert Einstein sử dụng định luật để xây dựng lý thuyết tương đối hẹp Thế kỷ 20 kỷ mà từ học phát triển mạnh mẽ từ việc tạo vật liệu từ đa chức năng, xây dựng lý thuyết vi mô tượng từ dựa lý thuyết học lượng tử vật lý chất rắn lý thuyết vi từ học, lý thuyết đômen từ, vách đômen, vật liệu sắt từ, tương tác trao đổi, phản sắt từ, Đi kèm với pháttriển nhiều kỹ thuật chụp ảnh cấu trúc từ đo đạc tính chất từ vật liệu Cuối kỷ 20, đầu kỷ 21, ngành spintronics đời dựa thành tựu từ học điện tử học 1.2 Nguyên lý chung hệ đo từ độ Một hệ từ kế bao gồm hai khối: khối phát từ trường khối đo lường thông số vật liệu đặt từ trường đó, sơ đồ hình Khối phát từ trường Cơ cấu điều khiển tích lũy lượng Khối đo Bộ cảm biến Cơ cấu chuyển hóa lượng Buồng đo chứa mẫu đặt vùng từ trường Hình Sơ đồ nguyên lý từ kế Thu thập xử lý số liệu Khối phát từ trường gồm cấu điều khiển trình tích lũy chuyển hóa nguồn lượng (Ví dụ: lượng nguồn điện thành phố, lượng vụ nổ sinh ) thành lượng từ có độ lớn cần thiết không gian tích xác định Mẫu vật liệu đặt không gian Khối đo gồm cảm biến có nhiệm vụ biến đổi thông số cần đo mẫu (thí dụ từ độ) thành tín hiệu điện tỷ lệ đưa vào xử lý tín hiệu Trong từ kế đại hầu hết trình điều khiển đo lường kể xử lý máy tính qua chương trình phần mềm Các tín hiệu thường số hóa xử lý số nhằm nâng cao độ tin cậy tính linh hoạt hệ đo Độ từ hóa hay từ độ (Magnetization) xác định tổng mômen từ nguyên tử đơn vị thể tích vật từ, tổng mômen từ đơn vị khối lượng Từ độ đại lượng véctơ Từ độ có thứ nguyên với cường độ từ trường, liên hệ với từ trường qua hệ số từ hóa (hay gọi độ cảm từ vật liệu, ký hiệu χ): M = χH Khi đo từ độ theo biến thiên từ trường thu đường cong từ trễ Từ trễ (magnetic hysteresis) tượng bất thuận nghịch trình từ hóa đảo từ vật liệu sắt từ khả giữ lại từ dư vật liệu sắt từ Hiện tượng từ trễ biểu thông qua đường cong từ trễ (từ độ phụ thuộc từ trường M(H) hay cảm ứng từ phụ thuộc từ trường B(H)), mô tả sau: sau từ hóa vật sắt từ đến từ trường bất kỳ, ta giảm dần từ trường quay lại theo chiều ngược, không quay trở đường cong từ hóa ban đầu nữa, mà theo đường khác Và ta đảo từ theo chu trình kín (từ chiều sang chiều kia), ta có đường cong kín gọi đường cong từ trễ hay chu trình từ trễ Từ độ bão bòa l giá trị từ độ đạt từ hóa đến từ trường đủ lớn (vượt qua giá trị trường dị hướng) cho vật trạng thái bão hòa từ, có nghĩa mômen từ hoàn toàn song song với Khi đường cong từ trễ M(H) có dạng nằm ngang Từ độ bão hòa tham số đặc trưng vật liệu sắt từ Nếu không độ tuyệt đối (0 K) giá trị từ độ tự phát chất sắt từ Từ độ bão hòa thường ký hiệu Ms Is Nguyên tắc chung phép đo từ độ đo biến đổi mômen từ cảm ứng từ theo thay đổi từ trường Từ trường đặt vào biến đổi theo chu trình (từ giá trị đến giá trị cực đại, sau giảm dần đổi chiều đến từ trường ngược hướng, lại đảo trở lại giá trị cực đại ban đầu) 1.3 Một số kỹ thuật để tạo từ trường cao 1.3.1 Phương pháp Bitter Phương pháp Bitter hay nam châm Bitter sử dụng cuộn dây đĩa kim loại mỏng tách biệt có lỗ tròn bán kính khác ép với Cấu trúc cho phép làm lạnh nam châm có dòng điện lớn chạy qua tăng dòng điện, dẫn đến tăng từ trường H Dùng phương pháp từ trường đạt tới ∼ 100 kOe (10 T) Đường kính cuộn dây lớn 0,5 ÷ m công xuất tiêu thụ điện lớn từ 2,5 đến 10 MW 1.3.2 Cuộn dây siêu dẫn Cuộn dây siêu dẫn cho dòng điện lớn chạy qua liên tục (do điện trở trạng thái siêu dẫn R = 0) nên tạo từ trường lớn với cuộn dây có kích thước nhỏ Các cuộn dây siêu dẫn dùng để tạo từ trường thường hợp kim Nb Nb(Sn), Nb(Zr) hay Nb(Ti) Từ trường tạo phương pháp thường đạt khoảng 50 ÷ 100 kOe (5 ÷ 10 T) Tuy nhiên, cần phải lưu ý cuộn dây siêu dẫn phải trì nhiệt độ thấp nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn T c Thông thường phải dùng He lỏng có giá thành tương đối cao 1.3.3 Phương pháp tạo từ trường xung Nạp điện cho tụ với điện cao, sau phóng điện qua cuộn dây thời gian ngắn cỡ vài chục ms dòng điện qua cuộn dây lớn Nhờ tạo từ trường lớn với cuộn dây có kích thước nhỏ công suất tiêu thụ điện nhỏ Phương pháp tạo từ trường đạt tới vài trăm kOe (vài chục Tesla) Tuy nhiên, từ trường tồn thời gian ngắn Phương pháp tạo từ trường xung kỹ thuật đo từ độ từ trường xung trình bày kỹ chuyên đề 1.4 Một số hệ đo từ độ thông dụng 1.4.1 Cân từ Faraday Nạp điện cho tụ với điện cao, sau phóng điện qua cuộn dây thời gian ngắn cỡ vài chục ms dòng điện qua cuộn dây lớn Nhờ tạo từ trường lớn với cuộn dây có kích thước nhỏ công suất tiêu thụ điện nhỏ Phương pháp tạo từ trường đạt tới vài trăm kOe (vài chục Tesla) Tuy nhiên, từ trường tồn thời gian ngắn Phương pháp tạo từ trường xung kỹ thuật đo từ độ từ trường xung trình bày kỹ chuyên đề Mẫu đo Hình Mô hình cân từ Faraday 1.4.2 Hệ đo giật mẫu Hệ đo giật mẫu (hay kéo đẩy) biểu diễn hình Khi từ thông xuyên qua thiết diện ngang khung dây biến thiên theo thời gian hai đầu khung dây xuất suất điện động cảm ứng E: E(t) = dΦ dt Φ: từ thông qua thiết diện ngang khung dây Hệ đo từ phương pháp kéo đẩy thiết kế theo nguyên tắc mối liên hệ Nếu mẫu đo có momen từ M gần cuộn dây thu, có từ thông Φ qua thiết diện ngang cuộn dây Từ thông sinh mômen từ M cuộn dây tương đương với từ trường H (ở vị trí mômen từ M) sinh cuộn dây có dòng điện I chạy qua Theo định luật bảo toàn lượng ta có: H.M = I.Φ Mật độ từ thông qua thiết diện ngang cuộn dây thu (cuộn pick-up) thay đổi Nếu M thay đổi, suất điện động E biểu diễn: E = H dM I dt Trong trường hợp M không đổi, vị trí tương đối mẫu đo cuộn pick-up thay đổi theo thời gian, đó: E= M dH dr I dr dt r: khoảng cách tương đối mẫu cuộn pick-up dr : vận tốc chuyển động mẫu dt G® = dH hàm độ nhạy phụ thuộc vị trí mẫu I dr Trong phương pháp này, mẫu đo Mẫu đo từ hóa trường đồng giật nhanh qua cuộn dây thu Tín hiệu điện E cuộn dây đưa đến máy khuếch đại tích phân Từ độ M mẫu tỉ lệ với điện áp U tích phân: U = A∫Edt = A M[ Hz(x1) - Hz(x2)] i A số tỉ lệ Hình Sơ đồ hệ đo giật mẫu Hz(x1) Hz(x2) từ trường sinh dòng cảm ứng i chạy cuộn dây thu từ vị trí x1 đến vị trí x2 thời gian từ t1 đến t2 10 ρ td mật độ điện tích tự [C/m3] Trong trường hợp tổng quát, véctơ B , H , D E liên hệ với qua ten-xơ điện ( ε ) từ ( µ ): D = (ε ) E (5) B = (µ )H (6) Trong ( ε ) = ε 0( ε )r ; ( µ )= µ 0( µ )r Các điện từ thẩm tương đối ( ε )r ( µ )r hàm phức tạp phụ thuộc vào toạ độ, ε µ điện thẩm từ thẩm tương đối chân giá trị là: ε = 8,854.10-12 F/m µ = π 10-7 H/m Khi kích thước Ls vùng cần khảo sát nhỏ nhiều chiều dài bước sóng λ (Ls > r1 Giả sử có từ trường sinh bên hình trụ có độ thấm sâu δ ( δ T với nạp 1500 V Độ dài xung: 32 ms Độ đồng (trong 15 mm): 95% + Cuộn nạp từ : thiết kế cho tụ 16 mF Các thông sau nhận với tụ mF Đường kính : 50 mm Từ trường cực đại: > T với nạp 1300 V Độ dài xung: 22 ms Độ đồng (trong 25 mm): 90% ± 0,1 mm - Sai số hiệu chỉnh vị trí mẫu : - Chế độ hoạt động: + Đo SPD + Vẽ đường cong Hysteresic: đường từ hóa ban đầu 22 + Nạp từ Hình Hệ đo từ trường xung Viện Khoa học Vật Liệu - Độ phân giải tín hiệu số hóa: 1/ 256 - Số lượng mẫu tín hiệu dải đo: 1024 mẫu - Dải tần số truyền qua không lọc nhiễu: 150 MHz - Dải tần số truyền qua có lọc nhiễu: 20 MHz - Các chế độ điều khiển: + Điều khiển cứng (HARD): tay qua mạch điện tử tương tự số, thị tụ LED 31/2 digit, thu thập số liệu qua dao động ký nhớ + Điều kiển mềm (SOFT): kỹ thuật ghép nối vi tính với phần mềm thiết bị ảo viết LABVIEW, máy vi tính Pentium Celerol 366 MHz, nhớ 32 MB RAM, đo tụ qua cảd biến đổi ADC độ phân giải 12 bit, kênh vào I/O bit - Các chế độ bảo vệ: + Bảo vệ ngắt nguồn khẩn cấp tay + Tránh tự động cấp nguồn sau lại có điện + Bảo vệ đóng cửa phòng cao áp + Bảo vệ tụ + Bảo vệ khởi phát nạp với tụ nhỏ giá trị cho phép 23 - Nguồn nuôi hệ thống: 220 V xoay chiều, pha, dòng cực đại 60 A - Dải nhiệt độ làm việc: 10-40 oC - Dải độ ẩm làm việc: < 60% RH 2.6.2 Đo từ độ phụ thuộc từ trường Phép đo sử dụng chế độ phát xung từ trường bán chu kỳ sin, có nghĩa từ trường tác dụng lên mẫu tăng từ lên giá trị cực đại lại giảm xuống Cuộn đo từ trường đặt vị trí đủ xa mẫu để tránh ảnh hưởng mẫu đến kết đo từ trường Vì xung từ trường hình sin tắt dần có biên độ bán chu kỳ dương lớn bán chu kỳ âm (hình 10), nên để đảm bảo có đường cong từ trễ đầy đủ hai chiều biến thiên từ trường giá trị cực đại xung từ trường bán chu kỳ dương phải đặt cao mức cần thiết Ví dụ muốn có đường cong từ trễ khoảng T nam châm NdFeB cần phải đặt từ trường cỡ T, xung dương trường phải cỡ gần T nhiệt độ phòng Trên hình 14a bắn lần xung đầu ta đường trễ từ kết thúc điểm –MR, bắn tiếp lần xung thứ hai ta đường khép kín xuất phát Hình 10 Xung từ trường hai kết thúc điểm –MR (đoạn từ hóa ban đầu bán chu kỳ (a) đường cong từ trễ từ đến MS không tồn tại) Giá trị nam châm NdFeB nhận MS mômen từ bão hòa hay từ độ mẫu phép đo từ trường xung (b) Phần in đậm kết tương ứng với xung hình a [1] 24 • Hệ số khử từ đo hệ từ trường xung Khi sử dụng hệ đo từ trường xung để đo đường cong từ trễ vật liệu từ cứng chẳng hạn nam châm đất NdFeB cần phải xác định hệ số khử từ (hệ số bổ trường khử từ), hệ đo với mạch từ hở Quan hệ trường nội H in, từ trường đồng H, từ độ M trường khử từ D mấu có dạng ellipsoid biểu diễn sau: Hint = Hext – DM (20) Công thức áp dụng cho mẫu hình trụ với sai số cho phép Hình 11 phụ thuộc hệ số khử từ D vào tỷ số L/d cho mẫu hình trụ, Nakagawa tác giả đưa ra, sử dụng nguồn từ trường tĩnh cuộn dây nam châm làm lạnh nước có lượng cao với từ trường tới 15 T Các kết khẳng định bổ hoàn toàn xác trường khử từ cho mẫu hình trụ Tuy nhiên, với sai số cho phép ta sử dụng hệ số khử từ trung bình ứng với kích thước mẫu Do ta nhận đường cong từ trễ thông số nam châm (thông số vật liệu từ cứng sản xuất nam châm) độ từ dư Mr, lực kháng từ Hc, tích lượng (BH)max xác định [15] Hình 16 ví dụ đường cong từ trễ bổ Hình 11 Sự phụ thuộc hệ số khử ứng với hai mẫu hình trụ có tỷ số L/d từ D vào tỷ số L/d khác Trong điều kiện nước ta chưa có nguồn từ trường tĩnh đủ cao hệ từ kế từ trường xung cần thiết để phục vụ nghiên cứu sản xuất công nghiệp 25 H ình 12 Các đường cong từ trễ nam châm NdFeB bổ (đường nét đứt) ứng với hai mẫu hình trụ có tỷ số L/d khác Kết luận Hệ đo từ trường xung tạo xung từ trường có độ lớn đến vài chục Tesla, có dạng bán chu kỳ sin chu kỳ sin, có độ rộng cỡ từ vài ms đến vài s Các xung từ trường đủ cho phép tiến hành nhiều phép đo vật liệu từ đại Hệ đo từ trường xung thiết bị hữu ích cho nghiên cứu vật liệu từ cứng có lực kháng từ lớn, chẳng hạn vật liệu từ cứng đất hiếm, đồng thời máy nạp từ tốt cho việc chế tạo nam châm vĩnh cửu 26 Tài liệu tham khảo Nguyễn Phú Thùy Trần Quang Vinh, (1996), "Từ tính vật liệu từ trường cao", Báo cáo Hội nghị Vật lý Lý thuyết Việt Nam lần thứ 20 Trần Quang Vinh, (2001), "Thiết kế xây dựng hệ từ kế từ trường xung cao Việt Nam", Luận án tiến sĩ Vật lý - Đại học Quốc Gia Hà Nội - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thân Đức Hiền, (2008), Từ học Vật liệu từ, Nhà xuất Bách Khoa, Hà Nội Lê Hoài Nam, Nguyễn Phú Thùy, Cao Văn Thắng Nguyễn Phong Dương, (1997), "Từ tính hệ hợp chất RCo4Si - Những vấn đề đại vật lý chất 27 rắn", Tuyển tập báo cáo Hội nghị vật lý chất rắn toàn quốc lần thứ hai, Đồ Sơn, tr 449 - 454 28 [...]... từ trường xung (b) Phần in đậm là kết quả tương ứng với xung trong hình a [1] 24 • Hệ số khử từ khi đo trên hệ từ trường xung Khi sử dụng hệ đo từ trường xung để đo đường cong từ trễ của các vật liệu từ cứng chẳng hạn như các nam châm đất hiếm NdFeB cần phải xác định hệ số khử từ (hệ số bổ chính trường khử từ) , do hệ đo với mạch từ hở Quan hệ giữa trường nội tại H in, từ trường ngoài đồng nhất H, từ. .. phép đo dòng điện rất nhỏ (có thể đến dưới 10 12 A) hoặc có thể đo được một lượng tử từ thông (từ thông nhỏ nhất), và được sử dụng trong từ kế độ nhạy cao Độ nhạy của từ kế SQUID rất cao 12 Hệ thu nhận dữ liệu Mạch điều khiển điện tử Đầu đo SQUID Hình 5 Sơ đồ khối hệ đo SQUID uu r H Ưu điểm của từ kế SQUID là độ nhạy cao (có thể đo những chất có từ độ rất bé), từ trường tạo bởi SQUID lớn, do từ kế... vào từ trường trong các phép xử lý từ bậc một, phát hiện đơn cực SPD (Singular Point Detection) 3 Sự phụ thuộc từ độ của mẫu vật liệu trong một chu kỳ từ hóa Việc ứng dụng 3 phép đo chính kể trên trong các nghiên cứu vật liệu từ là khá phong phú Các thông số vật lý cho nghiên cứu các vật liệu từ cụ thể sẽ được rút ra từ các kết quả đo này Đó là các phép đo sự phụ thuộc của từ độ vào từ trường, đo đường... tự động, điều khiển điện tử và ghép nối máy tính, mạch điều khiển SCR với tải cảm kháng, chuyển mạch Thyristor công suất lớn và bộ tụ điện 2.5 Một số phép đo ứng dụng của hệ từ trường xung Hệ từ kế từ trường xung là một hệ đo đa chức năng cho phép nhận được một trong các kết quả như sau: 1 Sự phụ thuộc của từ độ mẫu vật liệu vào từ trường tại các nhiệt độ khác nhau 2 Sự phụ thuộc vi phân của từ độ. .. từ cho các mẫu hình trụ là không thể được Tuy nhiên, với sai số cho phép ta có thể sử dụng một hệ số khử từ trung bình ứng với mỗi kích thước mẫu Do đó ta có thể nhận được một đường cong từ trễ trong đó các thông số của nam châm (thông số của vật liệu từ cứng sản xuất nam châm) như độ từ dư Mr, lực kháng từ Hc, cũng như tích năng lượng (BH)max được xác định [15] Hình 16 là một ví dụ về đường cong từ. .. sử dụng và giá thành rẻ Nhưng nhược điểm của nó là không đo được các đường đo liên tục nên số liệu rời rạc 1.4.3 Hệ đo từ kế mẫu rung Từ kế mẫu rung hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ Mẫu đo được gắn vào một thanh rung không có từ tính, và được đặt vào một vùng từ trường đều tạo bởi 2 cực của nam châm điện Mẫu là vật liệu từ nên trong từ trường thì nó được từ hóa (hình 4) Khi ta rung mẫu với một. .. phóng một xung dòng điện rất lớn qua cuộn nam châm L để tạo ra trong lõi không khí của nó một xung từ trường mạnh với thời gian tồn tại ngắn Hệ chủ yếu dùng để đo M(H) Hình 6 Sơ đồ nguyên lý hệ đo từ trường xung 17 Ưu điểm của phương pháp này là tạo được từ trường rất lớn, thời gian đo nhanh, giá thành rẻ hơn so với hệ đo SQUID, đặc biệt có thể đo được hệ số dị hướng từ của vật liệu Nhược điểm của hệ đo. .. trị cho phép 23 - Nguồn nuôi hệ thống: 220 V xoay chiều, 1 pha, dòng cực đại 60 A - Dải nhiệt độ làm việc: 10-40 oC - Dải độ ẩm làm việc: < 60% RH 2.6.2 Đo từ độ phụ thuộc từ trường Phép đo này sử dụng chế độ phát một xung từ trường bán chu kỳ sin, có nghĩa là từ trường ngoài tác dụng lên mẫu sẽ tăng từ 0 lên giá trị cực đại rồi lại giảm xuống 0 Cuộn đo từ trường được đặt ở một vị trí đủ xa mẫu để tránh... xung từ trường có độ lớn đến vài chục Tesla, có dạng một bán chu kỳ sin hoặc một chu kỳ sin, có độ rộng cỡ từ vài ms đến vài s Các xung từ trường này đủ cho phép tiến hành nhiều phép đo trên các vật liệu từ hiện đại 2 Hệ đo từ trường xung là thiết bị rất hữu ích cho nghiên cứu các vật liệu từ cứng có lực kháng từ lớn, chẳng hạn như vật liệu từ cứng nền đất hiếm, đồng thời nó cũng là một máy nạp từ rất... cong từ trễ của các nam châm và đo SPD Các phép đo kể trên là phong phú vì có thể được thực hiện không những trên các mẫu khối mà cả trên các mẫu bột rời và bột định hướng tại các nhiệt độ khác nhau nhằm tìm ra các giá trị từ trường đặc trưng liên quan đến đặc tính vật lý của mẫu 2.6 Thực hành đo mẫu Nd – Fe – B trên hệ PFM (Từ trường xung) 2.6.1 Hệ đo từ trường xung tại Viện Khoa học Vật liệu Hệ từ