Chƣơng 2 : CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
2.3. Từ kế mẫu rung (VSM)
Từ kế mẫu rung (VSM) được phát minh bởi S.Fomer vào những năm 1950 và đang được dùng rất phổ biến. Đây là dụng cụ đo các tính chất từ của vật liệu, hoạt động trên nguyên tắc thu tín hiệu cảm ứng điện từ khi rung mẫu đo trong từ trường. Nó đo mơmen từ của mẫu cần đo trong từ trường ngoài.
Hình 2.7: (a) Máy đo từ kế mẫu rung (VSM); (b) Mơ hình từ kế mẫu rung
Các bộ phận chính của hệ đo được biểu diễn trên hình 2.8. (a)
Hình 2.8: Sơ đồ cấu trúc cơ khí của hệ VSM
1. Cuộn Hemholtz tạo từ trường. 2. Buồng giữ mẫu.
3. Cực từ.
4. Cuộn Pick-up. 5. Đầu đo Hall. 6. Cặp nhiệt.
7. Ống ngoài của Cryostat. 8. Ống trong của Cryostat. 9. Lối vào bếp.
10. Van hút chân khơng ống Cryostat ngồi. 11. Cần gắn mẫu.
12. Van hút chân không ống Cryostat trong (và hút Nito lỏng khi đo ở nhiệt độ thấp).
13. Lối xả khí làm mơi trường đo vào buồng mẫu (khi đo ở nhiệt độ cao). 14. Ròng rọc xoay để nâng tấm nâng cần mẫu theo trục Z.
15. Tấm trượt – bộ phận dịch chuyển cần mẫu theo trục X. 16. Tấm trượt – bộ phận dịch chuyển cần mẫu theo trục Y. 17. Tấm nâng cần mẫu theo trục Z.
18. Màng rung (để rung cần mẫu). 19. Vỏ buồng rung.
20. Các viên nam châm vĩnh cửu (dùng cho tín hiệu so sánh). 21. Các cuộn dây thu tín hiệu so sánh.
22. Khung đỡ buồng rung và Cryostat.
23. Vô lăng điều khiển khoảng cách giữa các cực từ. Phương pháp đo có thể được mơ tả vắn tắt như sau:
Mẫu đo được gắn vào một thanh rung khơng từ tính theo phương thẳng đứng (tần số rung trong khoảng 50–80 Hz), và được đặt vào một vùng từ trường đều tạo bởi 2 cực của nam châm điện. Nam châm điện một chiều tạo từ trường tác dụng vào
mẫu có cường độ thay đổi trong khoảng 13400Oe. Mẫu là vật liệu từ nên trong từ trường thì nó được từ hóa và tạo ra từ trường. Dưới tác dụng của từ trường này trong mẫu xuất hiện momen từ M. Khi ta rung mẫu với tần số nhất định, từ thông do mẫu tạo ra xuyên qua cuộn dây thu tín hiệu sẽ biến thiên và sinh ra suất điện động cảm ứng V, có giá trị tỉ lệ với mơmen từ M của mẫu. Trên cơ sở đó xác định được từ độ của mẫu.
Ta có:
V N d dt NA dB dt 0NAd H M/dt 0NAdM dt/ (2.1) trong đó: A là tiết diện của dây.
N là số vịng dây.
Tín hiệu V thu nhận được sau khi qua các bộ biến điệu từ thích hợp cho phép ta đo được giá trị M cần biết [3,4].
Các mẫu được tiến hành đo từ kế mẫu rung (VSM) bằng máy VSM lakeshore 7407 tại khoa Vật lý Kĩ thuật và Công nghệ Nano – Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội.