Tính chất điện:
2.3. Đo sự phụ thuộc độ từ hóa theo nhiệt độ bằng phương pháp từ kế mẫu rung.
Quốc Gia Hà Nội ( hình 2.5)
Hình 2.5. Thiết bị đo SEM và EDS tại Trung tâm Khoa học Vật liệu Trường ĐH Khoa học Tự nhiên- ĐH QG Hà Nội
2.3. Đo sự phụ thuộc độ từ hóa theo nhiệt độ bằng phương pháp từ kế mẫu rung. rung.
Từ kế mẫu rung ( Vibrating Sample Magnetometer – VSM) là một thiết bị dùng để xác định từ độ của mẫu hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Bằng cách thay đổi vị trí tương đối của mẫu có momen từ M với cuộn dây thu, từ thông qua tiết diện ngang của cuộn dây sẽ thay đổi làm xuất hiện trong nó một suất điện động cảm ứng. Các tín hiệu thu được ( tỉ lệ với M) sẽ được khuếch đại, số hóa rồi chuyển sang giá trị của đại lượng từ cần đo bằng một hệ số chuẩn của hệ đo.
Để thực hiện phép đo này, mẫu được rung với tần số xác định trong vùng từ trường đồng nhất. Từ trường sẽ từ hóa mẫu và khi mẫu rung sẽ sinh ra hiệu điện thế
cảm ứng trên cuộn dây đặt cạnh mẫu. Tín hiệu này được thu nhận, khuếch đại và xử lý trên máy tính và cho ta biết giá trị từ độ của mẫu.
Bằng cách sử dụng từ kế mẫu rung (VSM), ta có thể xác đinh được các đường cong từ độ phụ thuộc vào nhiệt độ M(T) theo hai chế độ khơng có từ trường (ZFC) và có từ trường (FC). Phép đo ZFC là phép đo từ độ khi mẫu được làm lạnh khơng có từ trường (H=0) cho tới nhiệt độ thấp nào đó, sau đó đặt một từ trường ngồi ổn định vào cho tăng nhiệt độ, ghi lại các giá trị từ độ.
Phép đo FC là phép đo khi mẫu được làm lạnh ở từ trường không đổi từ nhiệt độ phịng xuống đến nhiệt độ thích hợp, sau đó ghi lại giá trị từ độ của mẫu khi tăng nhiệt độ. Phương pháp này có thể ngoại suy được nhiệt độ chuyển pha TC của mẫu.
Sơ đồ mô tả hệ đo từ kế mẫu rung được đưa ra trên hình 2.6.
Hình 2.6. Sơ đồ khối của hệ đo từ kế mẫu rung (VSM)
Mẫu được gắn vào một cần dao động với tần số 55Hz và được đặt tại tâm của hệ các cuộn dây mắc xung đối ( bộ thu tín hiệu). Trong q trình mẫu dao động, từ thơng do mẫu sinh ra qua các cuộn dây của bộ thu tín hiệu biến thiên và do đó, sinh ra suất điện động cảm ứng xoay chiều giữa hai đầu cuộn dây của bộ thu tín hiệu. Suất điện động cảm ứng này tỉ lệ với mơmen từ của mẫu. Từ độ của mẫu có giá trị bằng giá trị của mơmen từ chia cho khối lượng của mẫu. Như vậy, thông qua việc xác định suất
điện động cảm ứng do mẫu gây ra tại bộ thu tín hiệu, ta xác định được mơmen từ và do đó xác định được từ độ của mẫu theo định luật Maxwell:
(2.7) Từ định lý Stokes ta có: ∫ ∫ (2.8)
Trong đó E là điện trường cảm ứng được lấy tích phân dọc theo chu vi của vịng dây. Với cuộn dây có N vịng dây ta có suất điện động cảm ứng sinh ra là:
(2.9) Nếu ta xác định thời điểm lấy kết quả là từ t1 tới t2 ta được.
∫
(2.10)
Giả sử t1 và t2 là thời gian mẫu nằm ngồi và nằm trong cuộn dây thì ta có:
{ (2.11) Do đó ta có (2.12)
Từ (2.12) nhận thấy suất điện động cảm ứng tỷ lệ với momen từ của mẫu. Nếu muốn đo momen từ tĩnh thì ta cần phải tạo sự biến thiên từ thông bằng cách rung mẫu trong môi trường một chiều và đồng nhất. Đây là nguyên lý do Simon Foner, người được cho là cha đẻ của phương pháp VSM đưa ra. Ngày nay cấu trúc của máy
VSM có thể khác nhau tuy nhiên về cơ bản nguyên tắc hoạt động vẫn theo nguyên tắc trên.
Phép đo VSM của luận văn được thực hiện tại Trung tâm Khoa học Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Trên thiết bị của hãng Digital Measurement System (DMS 880) có trường cực đại là 18kOe, đường kính cực là 4”, có độ nhạy là 10- 6emu.