Từ kế mẫu rung (vibrating sample magnetometer) là dụng cụ đo tính chất từ của vật liệu từ hoạt động trên nguyên tắc thu nhận tín hiệu cảm ứng điện từ khi rung mẫu trong từ tr−ờng ngoài.
Nguyên tắc hoạt động
Mẫu đo đ−ợc gắn vào một thanh rung không từ tính và đặt trong một vùng từ tr−ờng đều tạo bởi 2 cực của nam châm điện. Mẫu là vật liệu từ nên khi đặt trong từ tr−ờng nó đ−ợc từ hóa và tạo ra từ tr−ờng. Khi ta rung mẫu với một tần số nhất định,
Nguyễn Kim Thanh ITIMS 2008 -2010 54 từ thông do mẫu tạo ra xuyên qua cuôn dây thu tín hiệu sẽ biến thiên và sinh ra suất điện động cảm ứng V. V có giá trị tỉ lệ thuận với moment từ của mẫu
Trong đó:
M là moment từ của mẫu đo Sm là thiết diện vòng dây
N là số vòng dây của cuộn thu tín hiệu
Cuộn dây thu tín hiệu th−ờng đối xứng nhau gọi là cuộn pick-up, cuốn ng−ợc chiều nhau trên lõi là vật liệu từ mềm. Nam châm điện trong từ kế cũng là bộ phân quan trọng trong từ kế mẫu rung. Nếu nam châm điện là cuộn dây tạo từ tr−ờng bằng dòng một chiều ổn định thì từ tr−ờng tạo ra cũng là từ tr−ờng một chiều ổn định, tuy nhiên từ tr−ờng này không lớn do bị hạn chế bởi từ độ bão hòa của lõi thép và cuộn dây một chiều không thể cho dòng điện lớn đi qua do hiệu ứng tỏa nhiệt. Ng−ời ta có thể tạo từ tr−ờng lớn bằng từ tr−ờng xung, tức là dùng một điện cực lớn dạng xung phóng qua cuộn dây để tạo ra từ tr−ờng lớn trong thời gian cực ngắn. Tuy vậy do thời gian tạo từ tr−ờng ngắn nên cần có cách ghi nhận tín hiệu khác. Để có thể tạo ra từ tr−ờng lớn ổn định và độ ngạy cao, các thiết bị hiện đại sử dụng cuộn dây pick-up và cuộn dây tạo nam châm là những cuộn dây siêu dẫn hoạt động ở nhiệt độ thấp. Đó là thiết bị từ kế SQUID.
Các phép đo trong VSM
+ Phép đo từ hóa, từ trễ : đo sự biến đổi của moment từ theo từ tr−ờng ngoài
+ Phép đo từ nhiệt : đo moment từ theo sự thay đổi của nhiệt độ d−ới tác dụng của từ tr−ờng ngoài
+ Phép đo hồi phục: Đo sự thay đổi moment từ theo thời gian
+ Xác định tính chất dị h−ớng từ của vật liệu dựa trên việc quay mẫu trong bộ phận quay của VSM.
Nguyễn Kim Thanh ITIMS 2008 -2010 55
Hình 3.8 Sơ đồ thiết bị VSM
Các đặc tr−ng từ đ−ợc nghiên cứu bằng ph−ơng pháp từ kế mẫu rung VSM trên máy DMS 800 tại trung tâm khoa học vật liệu Đại học Quốc gia Hà Nội.