Trong nghiên cứu về các vật liệu có hiệu ứng từ nhiệt lớn, có thể có nhiều cách khác nhau để xác định tính chất của hiệu ứng này và có 2 cách được dùng phổ biến:
- Đo trực tiếp:
Mẫu cần đo được đặt vào buồng cách nhiệt và có thể điều khiển nhiệt độ, tiếp xúc với cảm biến nhiệt độ. Đặt từ trường vào để từ hóa và khử từ mẫu đo, cảm biến nhiệt độ sẽ ghi lại trực tiếp sự biến đổi nhiệt độ của vật liệu. Cách này cho trực tiếp biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt Tad nhưng khó thực hiện hơn do phải tạo cho
vật khơng có sự trao đổi nhiệt trong q trình đo. - Đo gián tiếp:
Là cách đo được dùng phổ biến nhất, tức là người ta xác định biến thiên entropy từ Sm từ đó xác định biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt. Cách này có độ chính xác khơng cao, nhưng lại dễ tiến hành nên được dùng phổ biến nhất. Cách thức của phép đo dựa trên biểu thức (1.5). Trong đó
max
0
H
MdH chính là diện tích đường cong chắn dưới đường cong từ hóa M(H). Như vậy, để đo biến thiên entropy từ, ta chỉ việc đo một loạt các đường cong từ hóa đẳng nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau, xác định diện tích chắn bởi đường cong và biến thiên entropy từ là hiệu các diện tích liên tiếp chia cho biến thiên nhiệt độ.
* Một số phương pháp xác định hiệu ứng từ nhiệt:
Hiệu ứng từ nhiệt có thể xác định được theo 3 phương pháp cơ bản sau đây: - Phương pháp đo trực tiếp sự thay đổi nhiệt độ T gây ra do sự thay đổi từ trường ngoài H ở các nhiệt độ khác nhau. Phương pháp này yêu cầu mẫu cần phải được cách nhiệt tuyệt đối với mơi trường bên ngồi.
- Phương pháp đo từ độ theo từ trường tại các nhiệt độ khác nhau (đo các đường cong từ hóa đẳng nhiệt) để xác định hiệu ứng từ nhiệt, tức là xác định sự biến thiên entropy từ cực đại max
mag
S
tại các nhiệt độ T khác nhau khi từ trường tác dụng thay đổi. Trong phương pháp này max
mag
S
được tính gần đúng theo cơng thức dưới đây: M T H M T H dH T S H i i mag 0 1 max , , 1 (2.3)
Trong đó T = Ti+1 + Ti là hiệu giá trị nhiệt độ của hai đường cong từ hóa đẳng
nhiệt liên tiếp nhau.
Sự biến thiên entropy từ max
mag
S
có thể gián tiếp nhận được sự thay đổi nhiệt độ T trong sự biến thiên từ trường tác dụng theo phương trình (1.6).
- Phương pháp đo trực tiếp sự thay đổi nhiệt độ T thông qua phép đo nhiệt
dung CH,P trong từ trường cao và trong một dải nhiệt độ đủ rộng. Tuy nhiên phương pháp này khá phức tạp vì phải xác định chính xác nhiệt dung của hệ vật liệu.
2.2.6. Phép đo từ trở.
Mục đích của phép đo này là xác định điện trở của mẫu thay đổi theo từ trường ngoài ở những nhiệt độ xác định.
Ta có thể thực hiện phép đo theo 2 trường hợp:
- Đo từ trở hoặc từ điện trở (Magnetoresistance - MR) của mẫu ở nhiệt độ không đổi.
Nguyên lý chung là giữ nhiệt độ của mẫu ở một giá trị không thay đổi đồng thời tăng dần từ trường ngoài bắt đầu từ giá trị 0 T. Thông thường từ điện trở của mẫu được định nghĩa như sau:
0 100% 0 H R H R H R H MR T const (2.4)
Trong đó MR là tỉ số của từ trở mẫu, R(H = 0) là điện trở của mẫu xác định khi khơng có từ trường và R(H) là điện trở của mẫu khi có từ trường H.
Qua phép đo này ta biết hình dạng cụ thể của đường cong từ trở MR theo từ trường tại nhiệt độ cần khảo sát.
- Đo từ điện trở biến thiên theo nhiệt độ ở từ trường xác định.
Đây là phép đo xác định sự thay đổi giá trị tỷ đối của điện trở mẫu theo nhiệt độ tại một từ trường xác định. Trong phép đo này thì điện trở của mẫu là một hàm của nhiệt độ R = R(T)H = const trong từ trường không đổi.
Từ trở trong phép đo này được định nghĩa như sau:
( , 0) ( , ) ( ) 100% ( , 0) H const R T H R T H MR T R T H (2.5)
Trong công thức 2.5 các giá trị R(T,H = 0) là đường điện trở phụ thuộc nhiệt độ R(T) khi từ trường tác dụng lên mẫu bằng 0 còn R(T, H) là đường điện trở R(T) khi mẫu chịu tác dụng của từ trường ngoài H.
Qua phép đo này ta có thể biết vùng nhiệt độ mà mẫu có từ trở lớn và có thể xác định được nhiệt độ mà tại đó tỉ số từ trở của mẫu là cực đại.
Các phép đo điện trở và từ trở của luận văn này đều được thực hiện tại Bộ môn vật lý Nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội.