2.2.8.1. Từ kế mẫu rung
Từ kế mẫu rung hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ. Nó đo mô men từ của mẫu cần đo trong từ trƣờng ngo i. Mẫu đo đƣợc gắn v o một thanh rung không có từ t nh v đƣợc đặt v o một vùng từ trƣờng đều tạo bởi 2 cực của nam châm điện. Mẫu l vật liệu từ nên trong từ trƣờng th nó đƣợc từ hóa v tạo ra từ trƣờng. Khi ta rung mẫu với một tần số nhất định từ thông do mẫu tạo ra xuyên qua cuộn dây thu t n hiệu sẽ biến thiên v sinh ra suất điện động cảm ứng V có giá trị tỉ lệ thuận với mô men từ M của mẫu theo quy luật cho bởi: V=-4πnSmM
Trong đó M là mô men từ của mẫu đo Sm l tiết diện vòng dây n l số vòng dây của cuộn dây thu t n hiệu.
Trong các từ kế phổ thông ngƣời ta sử dụng 2 cuộn dây thu t n hiệu đối xứng nhau gọi l cặp cuộn dây pick-up l hệ 2 cuộn dây đối xứng nhau cuốn ngƣợc chiều trên l i l một vật liệu từ mềm. Ngo i ra để tăng độ nhạy cho từ kế ngƣời ta có thể thay cuộn dây thu t n hiệu bằng thiết bị giao thoa kế lƣợng tử siêu dẫn l một tiếp x c chui hầm Josephson có thể đo các lƣợng tử từ thông do đó độ nhạy của thiết bị đƣợc tăng lên rất nhiều. Với cuộn dây thu n y ta có từ kế SQUID thƣờng hoạt động ở nhiệt độ thấp v hiện nay chỉ có các vật liệu siêu dẫn đạt trạng thái siêu dẫn ở nhiệt độ thấp.
Nam châm điện trong từ kế cũng l một bộ phận rất quan trọng để tạo ra từ
59
trƣờng từ hóa vật liệu cần đo. Nếu nam châm điện l cuộn dây tạo từ trƣờng bằng dòng điện một chiều ổn định th từ trƣờng tạo ra l một chiều ổn định nhƣng thƣờng không lớn do bị hạn chế bởi từ độ bão hòa của l i thép v cuộn dây một chiều không thể cho dòng điện lớn chạy qua (sẽ tỏa rất nhiều nhiệt). Vật liệu từ kiểu n y chỉ sử dụng từ trƣờng cực đại cỡ xung quanh 3 T.
Ngƣời ta có thể tạo ra từ trƣờng lớn bằng cách sử dụng từ trƣờng xung. Tức l dùng một dòng điện cực lớn dạng xung phóng qua cuộn dây để tạo ra từ trƣờng lớn (có thể tới h ng chục Tesla) trong một thời gian cực ngắn.Tuy vậy hạn chế của cách n y l v thời gian của từ trƣờng ngắn nên phải có cách ghi t n hiệu khác (v từ trƣờng quá ngắn có thể ảnh hƣởng đến khả năng cảm ứng của vật liệu trong từ trƣờng ngo i).
Một từ kế mẫu rung bao gồm:
- Một máy phát dao động hình sin ở dải tần số từ 10 Hz đến 100 Hz biên độ cỡ vài mV. Máy phát này là nguồn nuôi bộ phận tạo rung đồng thời cung cấp tín hiệu so sánh cho khuếch đại lọc lựa.
- Máy tăng âm có tác dụng tăng công suất của máy phát.
- Bộ phận tạo rung là hai loa mắc đối nhau, cần mẫu đƣợc gắn vào màng loa. - Hệ cuộn cảm đặt trong lòng Fraday.
- Khuếch đại lọc lựa.
- Nguồn nuôi nam châm điện. Nam châm điện. - Thiết bị đo từ trƣờng sử dụng đầu đo Hall. - Khối thu nhận xử lý số liệu Kerthly. - Máy tính.
Thiết bị này cho phép khảo sát đƣợc sự phụ thuộc từ độ v o cƣờng độ từ trƣờng I = f(H), từ đó dựng đƣờng cong từ trễ đồng thời cũng xác định đƣợc sự phụ thuộc của từ độ vào nhiệt độ I = g(T) . Từ đó ta biết đƣợc nhiệt độ Curie (Tc) của vật liệu[34]. Hình 3.7 là sơ đồ khối của một máy VSM hiện đại.
2.2.8.2 Phép đo đƣờng cong từ hoá đẳng nhiệt
Tại nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ, trạng thái sắt từ bị phá vỡ do chuyển động nhiệt thành trạng thái thuận từ. Họ các đƣờng cong từ hoá đẳng nhiệt đƣợc đo tại các nhiệt độ khác nhau trong vùng lân cận của chuyển pha Tc đã đƣợc thực hiện trên hệ từ kế mẫu rung (VSM). Các phép đo từ đƣợc thực hiện để khảo sát nhiệt độ Curie (Tc) đƣờng cong từ hoá đẳng nhiệt (M-T) và hiệu ứng từ nhiệt của hệ mẫu nghiên cứu.
60
Các kết quả VSM đƣợc đo bằng từ kế mẫu rung DMS880 tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Một số các tính chất từ của vật liệu đƣợc đo trên thiết bị PPMS (Physical Properties Measurement System-Quantum Design) tại phòng thí nghiệm FML Trƣờng Đại học Nam Florida, Mỹ.
2.3. Nghiên cứu tính chất quang xúc tác của vật liệu CoFe2O4/BaTiO3