南京大学
近代物理实验报告
12.6 钙钛矿锰氧化合物居里温度的测量
学号: 111120230
姓名: 朱瑛莺
2014年5月9日
南京大学近代物理实验报告
摘要
钙钛矿锰氧化合物在温度处于或高于居里温度时，原子的热运动能大于自旋交换作用能，原子磁矩有序排列不复存在，呈现顺磁性。本实验通过测量样品磁化强度随M T曲线，得到材料的居里温度。温度的变化并绘制
关键词：居里温度钙钛矿锰氧化物磁化强度补偿线圈
南京大学近代物理实验报告1 引言
1、磁性材料的自发磁化来自磁性电子间的交换作用。在磁性材料内部，交换作用总是力图使原子磁矩呈有序排列：平行取向或反平行取向。但是随着温度升高，原子热运动能量增大，逐步破坏磁性材料内部的原子磁矩的有序排列，当升高到一定温度时，热运动能和交换作用能量相等，原子磁矩的有序排列不复存在，强磁性消失，材料呈现顺磁性，此即居里温度。
不同材料的居里温度是不同的。材料居里温度的高低反映了材料内部磁性原子之间的直接交换作用、超交换作用、双交换作用。因此，深入研究和测定材料的居里温度有着重要意义。
居里温度的测量方法
（1）通过测定材料的饱和磁化强度和温度依赖性得到Ms—T曲线，从而得打Ms降为零时所对应的居里温度。这种方法适用于那些可以用来在变温条件下直接测量样品饱和磁化强度的装置，例如磁天平、振动样品磁强计以及SQUID等。图1示出了纯Ni的饱和磁化强度的度依赖性。由图可以确定Ni的居里温度。
—T曲线曲线图2 镍锌铁氧体的μi 图1 Ni的Ms—T 的温度依赖性，利用霍普金森效）通过测定材料在弱磁场下的初始磁导率μi （2应，确定居里温度。霍普金森效应指的是一些软磁材料的初始磁导率在居里点附近，随温度升高而趋于零的速度远快于饱和磁化强度随温度由于磁晶各向异性常数K1
会显示一最大值，μi 的变化，而初始磁导率μi∝Ms2/K1，因此在局里温度附近，示出了不同成分的镍锌铁氧体的初始磁导率随温度的图2随后快速趋于零的现象。
变化，这些材料的霍普金森效应十分明显。由图也可以确定各样品的居里温
度。）通过测量其他磁学量（如磁致伸缩系数等）的温度依赖性求得居里温度。（3）通过测定一些非磁学量如比热、电阻温度系数、热电势等随温度的变化，随4 （后根据这些非磁学量在居里温度附近的反常转折点来确定居里温度。、钙钛矿锰氧化物2MnORA为一价碱钙钛矿锰氧化物指的是成分为是二价稀土金属离子，A(R3xx1 为稀土或型理想的ABO(A型钙钛矿结构的锰氧化物。)土金属离子的一大类具有ABO33作为离子。钙钛矿具有空间群为立方结构，如以稀土离子AB碱土金属离子，为Mn离子又B子分别处在体心和面心的位置，同时，Mn离子和离立方晶格的顶点，则Mn
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南京大学近代物理实验报告位于六个氧离子组成的MnO八面体的重心，如图1(a)所示。图1(b)则是以Mn离子6为立方晶格顶点的结构图。一般，把稀土离子和碱土金属离子占据的晶位称为A位，而Mn离子占据的晶位称为B
位。
图3 ABO钙钛矿结构3
这些钙钛矿锰氧化物的母本氧化物是，Mn离子为正二价，这是一种显示LaMnO3反铁磁性的绝缘体，呈理想的钙钛矿结构。早在20世纪50—60年代，人们已经发现，如果用二价碱土金属离子(Sr、Ca、Pb等)部分取代三价稀土离子，Mn离子将处于/混合价状态，于是，通过和离子之间的双交换作用，在一定温度(Tp)以下、将同时出现绝缘体—金属转变和顺磁性—铁磁性转变。随着含Sr量的增加，锰氧化物的R—T曲线形状发生明显变化。
2 实验目的
1、了解磁性材料居里温度的物理意义；
测定钙钛矿锰氧化物样品的居里温度 2、
3 实验原理
如图4给出出了样品和测试线圈支架示意图。测试线圈由匝数和形状相同的探测线圈组A和补偿线圈组B组成。样品和热电偶置于其中一个石英管A中，另一个线圈组是作为补线圈引入的，以消除变温过程中因线圈阻抗发生的变化而造成测试误差。由于两个线圈组的次级是反串联相接的，因此其感生电动势是相互抵消的。在温度低于Tc时，位于探测线圈A中的钙钛矿样品呈铁磁性，而补偿线圈B中无样品，反串联的次级线圈感应输出信号强度正比于铁磁样品的磁化强度；当温度升到Tc以上时，探测线圈A中的钙钛矿样品呈顺磁性，和补偿线圈中空气的磁性相差无几，反串联的次级线圈感应输出信号强度几乎变为零。因此，在样品温度升高时，在Tc附近随着磁性的突然变化锁定放大器的输出信号强度应有一个比较陡峭的下降过程，由此可以测定居里温度Tc。
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4 试验仪器示意图
实验测量方框如下图所示，测试仪由信号源，锁定放大器，和数字电压表组成，热电偶采用铜—康—400A/m,1.5KHz，在石英管产生的磁场约为160测试信号频率为热铜电偶。
居里温度测量方框图图5
由本实验通过测定弱交变磁场下磁化强度随温度的变化来测定样品的居里温度。之间，因此我们设计了特有的样品和测量线300K77K到于所测样品的居里温度位于圈支架。测量居里温度前，将包含这一支架的铜罐放入水中，依靠对水的加热，铜罐同时测量并记录相应于磁化强度的输出信号电压和热电偶的热和样品温度逐渐升高，电势值。以磁化强度为纵坐标、温度为横坐标作图。按照惯例，锰氧化物的居里温度 M~T曲线上斜率最大点所对应的温度。被定义为、1'两点间电动势的平均值，即可求出样品测试系统如上图所示。通过测定1 的磁化强度，
理由如下：有对于线圈A??M??H?B0
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B??H对于线圈B有0根据法拉第电磁感应定律
d?
???dt
分别对线圈A和线圈B有
dHdM???A??????0A dtdt??
其中A是次级螺线管的横截面积，于是可得在1与1'两端的电势差。
在测量时会对1与1'两端的电压求平均，即
?AM1?0?Udt?U?TT T
因此对1与1`两端电压平均值的测量值，即可反映所测样品中磁化强度M的值。
4 实验步骤
（1）开启测试仪器开关
（2）调节低频信号器的频率选择为“*1k”档，用衰减调节旋钮调节幅度，调节频率到1.5KHZ左右稳定。
（3）设置锁定放大器的参数：放大倍数P=10，A=6，模式为“模值”。
（4）开启搅拌器，同时开始对样品加热，不断调节水槽的加热温度，保持水与样品室温差为5摄氏度左右。搅拌器的速率不能太低也不能太高。
（5）以0.5度为计量间隔，开始逐点测量温度和所对应的信号电压。
（6）以磁化强度为纵坐标，温度为横坐标作图
5 实验数据处理与结论
5.2 M-T曲线的绘制
要求的M-T曲线，实际上用U-T曲线替代。因为相关参数我们并不清楚，因此本实验不将电压转化为磁化强度，而直接以输出信号电压为纵坐标、温度为横坐标作图。因为磁化强度和输出信号电压成正比，因此这样并不影响居里温度的测定。输入实验数据，用软件origin绘制出U-T曲线如图 6：
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6 U-T曲线图
5.3 曲线拟合：Boltzmann曲线拟合，得到结果如图 7用
7 M-T曲线拟合图
1拟合曲线的数据如表：
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1 拟合曲线数据表
1 可知，拟合曲线的形式为：由表）（A1-A2y=A2+dx)/x?x(1+e0带入具体拟合数据，为：
0.8032U=0.3437+29.76534)/2.674(T?1+e
5.4 曲线斜率图像：用软件作出拟合曲线的一次导数图像如图 8
8 图拟合曲线一次导数函数
斜率函数极值点5.5
℃附近，导数取最小值。实验中需要得到斜率曲线的最观察导数曲线，可见在 30
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南京大学近代物理实验报告大点，这里因为绘制曲线斜率为负，取其绝对值进行比较。图 8 中最小值点在30℃附近，查询斜率曲线的表格，取30℃
附近的一段，如表2 ：
温度斜率
-0.10685 29.67954
-0.10686 29.69856
-0.10687 29.71758
-0.10688 29.7366
-0.1069 29.7556
-0.10688 29.77463
-0.10688 29.79365
-0.10687 29.81267
-0.10686 29.83169
-0.10685 29.85071
-0.10684
29.86973
表 2 斜率曲线表格
可以从表格中看出，在T=29.8℃的时候，斜率曲线取极值。即材料的居里温度为29.8℃。
5.6 结论
实验所用钙钛矿锰氧化物的居里温度为29.8℃。
5 实验讨论
对于铁磁转变为顺磁性的物质在顺磁时应满足如下的居里定律：
??C/(T?T)cm?)?HM?(1m结合两个式子，有：
C)H?M(1?T-T c化简式子，因为M与U成比例，将常数表示为A、B，得到：
B AU T-T c1T>T的函数图像，如图 9：的部分作出U与用所得数据中
c T-T c
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1与关系图图 9 U T-T c
1较大时，线不为零。当与U成线性关系，HU 从图中可以看出，当较小时，U
T-T c补偿线圈和探测线圈的差值逐变大时，U性关系发生变化。猜测有两个原因，其一是其二是当材料越过所标定的居里温度点发生变化从而改变线性关系。渐变大，到时H 时，材料并没有完全转变为顺磁材料，还保有一定的铁磁性。误差分析6
实验仪器的系统误差，由于实验仪器的精确度有所限制，所以会对实验结果产生1、一定的误差；探测线圈和补偿线圈实际上并不能完全抵消；2、但实验中观察到搅拌棒会引起大实验中为了消除流体边界层的影响加入了搅拌，3、
量气泡，实际上影响了样品表面温度；拟合曲线时的误差。、4
实验小结7
增强了我们队钙钛矿锰氧化合物的认本次实验锻炼了我们的动手能力和分析能力，
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南京大学近代物理实验报告识和对居里温度测定的了解。利用补偿线圈的方式简化实验，代换不易测量的M值为易测量的U值，是值得我们借鉴的实验方法。
8 思考题
1、如果探测线圈A和补偿线圈B在绕制时不完全相同，会对测到得M-T曲线以及Tc产生什么影响？
由实验原理描述中的叙述可知，如果探测线圈A和补偿线圈B在绕制时不完全相同，则激励磁场H产生的电动势不能完全抵消，会反映在11'端测量的电压中，即：
d(H?H)dM??BA U???????A???0BA dtdt??
????HAHM???1B0A???Udt?U TT T
在测量的结果中叠加上一个常量（HA-HB），理论上对求导获得居里温度没有影响，但是由于激励磁场远大于M，结果会使M导致的电压变化被淹没在激励磁场H的变化中，使得结果精确度大大降低。
本实验由于用水来使样品升温，利用搅拌棒消除边界层影响，但实际上温度不均匀的现象并未完全消除。因而，在实际实验中， M-T对应值并不是严格的平滑曲线，而是有些许的波动，个别点出现反常的升高现象，这应该就是属于水中温度不均匀导致的结果。
参考文献
[1]黄润生，沙振舜，唐涛等，近代物理实验（第二版），南京大学出版社，2008.
[2]G.H.Jonker and J.H. Van Stanten, Physica.16,337(1950)
[3]J.H.van Santen, G.H.Jonker . Physica(Amsterdam, 16, 559(1950)
[4]C.zenner,Phys.Rev.82,403
[5]P.W.Anderson,H. Hasegawa,Phys.Rev.100,657.
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南京大学近代物理实验报告附录 1 原始数据
U（mv） T（°C） U（mv） T（°C）1.46 21.14 0.9 30.14
1.45 21.64 0.83 30.64
1.44 2
2.14 0.77 31.14
1.41 2
2.64 0.73 31.64
1.39 23.14 0.67 3
2.14
1.36 23.64 0.62 3
2.64
1.36 24.14 0.58 33.14
1.33 24.64 0.55 33.64
1.3 25.14 0.53 34.14
1.29 25.64 0.5 34.64
1.25 26.14 0.47 35.14
1.21 26.64 0.45 35.64
1.16 27.14 0.45 36.14
1.13 27.64 0.42 36.64 1.09 28.14 0.42 37.14 1.04 28.64 0.41 37.64 1 29.14 0.4 38.14
0.93 29.64 0.38 38.64 0.9 30.14 0.38 39.14 0.83 30.64 0.37 39.64 0.77 31.14 0.37 40.14
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强磁性物质对外加磁场响应行为的测试分析虚拟仿真实验实验报告 学号：ilab_mj_2375737 姓名： 实验名：1、磁化曲线测试分析2、磁滞回线测试分析、居里温度测试分析 分数：100.0 实验结束时间： 2020-03-12 16:41:09 实验记录： （1）联网计算机； （2）虚拟软件："强磁性物质对外加磁场响应行为的测试分析虚拟仿真实验”虚拟仿真软件。 （3）虚拟仪器： （4）振动样品磁强计；冷却水循环机；真空泵；加热炉；扫描电子显微镜 （5）虚拟药品: （6）软磁材料： （7）镍球标样（质量35.28mg，饱和磁化强度54.38emu）；尖晶石NiZn铁氧体待测小球；石榴石YIG铁氧体待测小球。 （8）硬磁材料： （9）六角钡铁氧体待测小球； U型、M型六角钡铁氧体片状样品。 参数结果： 本实验项目表征物理量、选用样品种类和测试条件等见表1。学生可以根据需要进入不同的功能模块，设置不同的材料种类，选择不同的表征物理量以及测试条件，探究由此带来的技术磁化过程变化规律和物理机理。
实验原理： 本实验教学项目涉及《磁性物理》课程中的技术磁化过程及静态磁参数测试分析，具有综合性、系统性、应用性强等特点，旨在培养学生对磁性物理、材料及应用等方面知识的掌握和综合分析能力，加深学生对强磁性物质技术磁化过程及其物理机制的理解。本实验项目采用3D建模，依据真实实验场景，使用Maya和3DMax软件进行整体实验室（环境、设备）建模。数值仿真计算结果与实际实验结果误差不超过1%。 1、磁化曲线测试原理 磁化过程指强磁性物质在外加磁场作用下，从磁中性状态到饱和磁化状态的过程。磁化强度（M）与磁场强度（H）之间呈非线性关系，其物理根源在于磁性材料内存在自发磁化现象。通常，磁化曲线（图1中的o-a曲线）可分为四个磁化阶段，即：起始磁化区、瑞利区、陡峭区和趋近饱和区。 图1 磁化曲线、磁滞回线示意图 磁化过程主要归纳为两种基本机制：畴壁位移（在有效场H作用下，自发磁化方向接近于H 方向的磁畴长大，而与H方向偏离较大的近邻磁畴相应缩小，从而使畴壁发生位置变化的过程）和磁畴转动（在有效场H作用下，磁畴内所有磁矩一致向着H方向转动的过程）。磁化过程大致包括以下几个阶段： （1）可逆磁化阶段：若H退回到零，其M趋于零。同时存在：畴壁位移（在金属软磁材料和磁导率μi 较高的铁氧体中以此为主）；磁畴磁矩转动（在μi 不高的铁氧体中以此为主）。 （2）不可逆磁化阶段：主要指不可逆畴壁位移，与材料晶格缺陷、掺杂和内应力等因素有关。 （3）磁畴磁矩的转动：此时样品内部的畴壁位移已基本完毕，要使M增加，只有靠磁畴磁矩的转动来实现。一般情况下，可逆与不可逆畴转同时发生与这个阶段。不可逆畴转过程来自各向异性的起伏变化，与缺陷无关。 （4）趋近饱和阶段：磁畴磁矩的可逆转动造成强H下M的缓慢增加，并逐渐趋于技术磁化饱和。符合趋近饱和定律，如公式（1）所示： （1）
居里温度的测定实验报告 一、实验目的 1.了解居里温度的概念和测量方法； 2.掌握居里温度的测量实验方法，学习使用实验仪器测量样品的电容变化值； 3.实验中讲解电容变化与相变的关系，了解传统物理学的局限性。 二、实验原理 居里温度是材料在物理性质上的一个临界点，其以下推广为：在低于居里温度时，铁磁体材料的磁矩方向是有序排列的，而在高于居里温度时，磁矩方向由有序变为无序。因此，可以通过测量样品的电容变化值，得到居里温度。 三、实验步骤 1.实验前清洗所有试验仪器。 2.准备试验样品，将其放置在试验装置中。 3.使用热水槽进行加热，保持温度平稳，直至100°C。 4.使用温度计测量试验样品的温度。 5.使用电容计测量试验样品的电容变化值，记录数据。 6.以5°C为温度间隔进行多次测量，直到样品的磁性变化稳定。 7.记录数据，绘制样品电容与温度变化曲线。 四、实验结果 通过实验测量，我们得出了以下结果： 样品的居里温度为：82℃ 温度（℃）电容变化（pF） 70 300 我们取样品的温度范围为70℃-100℃，通过测量其电容变化值，得出样品的居里温度为82℃。
五、实验分析 通过实验结果，我们可以看到样品的电容变化值随温度的升高而减小，在样品的居里温度范围内发生了明显的变化。其原因在于，磁性相变时，样品不同部分的电容值不同，导致整个样品的电容值随着温度变化而发生了变化。 通过上述分析，我们可以看到居里温度的测量方法非常简单，只需要测量样品在不同温度下的电容变化即可。但是，这种传统的测量方法有其局限性，因为它基于经典物理学的理论，没有考虑到量子效应的影响。 六、思考题 1.量子效应对居里温度有什么影响？ 量子效应对居里温度的影响很大，因为量子效应下，物质的行为与经典物理学预测的不同。例如，当离子化程度高时，电子可能以一种非常奇怪的方式通过晶格进行传递，导致物质在低温下的电阻率异常地高。 2.居里温度与材料的磁矩有什么关系？ 3.磁相变与其他相变有何不同？ 磁相变是材料在物理性质上的相变，与正常的从固体到液体的相变不同，它涉及到物质的电磁性质。在磁相变的过程中，材料的磁性在其临界温度下发生变化，从而影响到材料的其他物理性质。
实验十一 居里温度的测量 居里温度是表征磁性材料性质和特征的重要参量，测量磁导率和居里温度的仪器很多，例如磁天平、振动样品磁强计、磁化强度和居里温度测试仪等，测量方法有感应法、谐振法、电桥法等． 【实验目的】 1. 初步了解铁磁性物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理． 2. 学习JZB-1型居里温度测试仪测定居里温度的原理和方法． 3. 学会测量不同铁磁样品居里点的方法． 【实验原理】 磁性是物质的一种基本属性，从微观粒子到宏观物体，以至宇宙天体，无不具有某种程度的磁性，只是其强弱程度不同而已，这里说的磁性是指物质在磁场中可以受到力或力矩作用的一种物理性质。使物质具有磁性的物理过程叫做磁化，一切可以被磁化的物质都叫做磁介质．磁介质的磁化规律可用磁感应强度B 、磁化强度M 、磁场强度H 来描述，当介质为各向同性时，它们满足下列关系： ()()H H H M H B r m μμμχμμ==+=+=0001 （1） 其中m r χμ+=1，r μ称为相对磁导率，是个无量纲的量．为了简便，常把r μ简称为介质磁导率，m χ称为磁化率，m H /10470-?=πμ称为真空磁导率，r μμμ0=称为绝对磁导率．H M m χ=． 在真空中时0=M ，H 和B 中只需一个便可完全描述场的性质．但在介质内部，H 和B 是两个不同的量，究竟用H 还是用B 来作为描述磁场的本征量，根据磁场的性质有各种不同的表现来选择．因为H 和B 两者描述了不同情况下磁场的性质，它们都是描述磁场性质的宏观量，都是真正的物理量．在某些问题中，比如在电磁感应、霍尔效应、测量地磁水平分量等问题中，由于起作用的是磁通量的时间变化率，牵涉到的是B ；而如果考虑材料内部某处磁矩所受的作用时，起作用的就是H ，比如求退磁能及磁矩所做的功等。 从H B r μμ0=的关系看，表面上B 与H 是线性的，但实际上，由于r μ是一个与m χ值有关的量，而m χ值又与温度、磁化场有关，所以r μ是一个复杂的量，不能简单地从B 与H 的形式上来判断它们之间是线性的，或是非线性的关系． 磁体在磁性质上有很大的不同，从实用的观点，可以根据磁体的磁化率大小和符号来分为五个种类。 (1)抗磁性：是一种原子系统在外磁场作用下，获得与外磁场方向反向的磁矩的现象。某些物质当它们受到外磁场H 作用后，感生出与H 方向相反的磁化强度，其磁化率0
南京大学 近代物理实验报告 12.6 钙钛矿锰氧化合物居里温度的测量 学号: 111120230 姓名: 朱瑛莺 2014年5月9日 南京大学近代物理实验报告
摘要 钙钛矿锰氧化合物在温度处于或高于居里温度时，原子的热运动能大于自旋交换作用能，原子磁矩有序排列不复存在，呈现顺磁性。本实验通过测量样品磁化强度随M T曲线，得到材料的居里温度。温度的变化并绘制 关键词：居里温度钙钛矿锰氧化物磁化强度补偿线圈 南京大学近代物理实验报告1 引言 1、磁性材料的自发磁化来自磁性电子间的交换作用。在磁性材料内部，交换作用总是力图使原子磁矩呈有序排列：平行取向或反平行取向。但是随着温度升高，原子热运动能量增大，逐步破坏磁性材料内部的原子磁矩的有序排列，当升高到一定温度时，热运动能和交换作用能量相等，原子磁矩的有序排列不复存在，强磁性消失，材料呈现顺磁性，此即居里温度。 不同材料的居里温度是不同的。材料居里温度的高低反映了材料内部磁性原子之间的直接交换作用、超交换作用、双交换作用。因此，深入研究和测定材料的居里温度有着重要意义。 居里温度的测量方法 （1）通过测定材料的饱和磁化强度和温度依赖性得到Ms—T曲线，从而得打Ms降为零时所对应的居里温度。这种方法适用于那些可以用来在变温条件下直接测量样品饱和磁化强度的装置，例如磁天平、振动样品磁强计以及SQUID等。图1示出了纯Ni的饱和磁化强度的度依赖性。由图可以确定Ni的居里温度。
—T曲线曲线图2 镍锌铁氧体的μi 图1 Ni的Ms—T 的温度依赖性，利用霍普金森效）通过测定材料在弱磁场下的初始磁导率μi （2应，确定居里温度。霍普金森效应指的是一些软磁材料的初始磁导率在居里点附近，随温度升高而趋于零的速度远快于饱和磁化强度随温度由于磁晶各向异性常数K1 会显示一最大值，μi 的变化，而初始磁导率μi∝Ms2/K1，因此在局里温度附近，示出了不同成分的镍锌铁氧体的初始磁导率随温度的图2随后快速趋于零的现象。 变化，这些材料的霍普金森效应十分明显。由图也可以确定各样品的居里温
钙钛矿锰氧化物居里温度的测定 摘 要：本文中我们简单阐述了居里温度的物理意义，展示了相应的一些实验测量方法。此外，我们利用钙钛矿锰氧化物样品，在不同实验条件下的居里温度。最后我们对本实验进行了适当的讨论、提出了我们的感想。 关键词：居里温度，钙钛矿锰氧化物，磁化强度，交换作用 1. 居里温度的物理含义 我们知道，磁性材料的自发磁化来自磁性电子间的交换作用。在磁性材料内部，交换作用总是力图使原子磁矩呈有序排列：平行取向或反平行取向。平行取向一般出现在铁磁性材料中，而反平行取向一般出现在铁氧体等亚铁磁性材料中。但是，随着温度升高，原子热运动能量增大，逐步破坏磁性材料内部的原子磁矩的有序排列，当升高到一定温度时，热运动能和交换作用能量相等，原子磁矩的有序排列不复存在，强磁性消失，材料呈现顺磁性，我们称此时的温度为居里温度。因此，居里温度指的是铁磁性或亚铁磁性状态转变为顺磁性状态的临界温度。但是实际情况中由于在转变点附近磁性很弱，因此在有些场合，我们也将强磁性材料的磁化强度随着温度的升高降为零的温度看成是居里温度。 不同材料的居里温度是不同的。材料居里温度的高低反映了材料内部磁性原子之间的直接交换作用、超交换作用、双交换作用。因此，深入研究和测定材料的居里温度有着重要意义。 2. 居里温度的测量方法 有多种方法可以测量材料的居里温度。常用的测量方法有以下几种： （1）通过测量材料的饱和磁化强度的温度依赖性得到s M T 曲线，从而得到s M 降为零时对应的居里温度。这种方法适用于那些可以用来在变温条件下直接测量样品饱和磁化强度的装置，例如磁天平、振动样品磁强计以及SQUID 等。 （2）通过测定样品材料在弱磁场下的初始磁导率的温度依赖性，利用霍普金森效应，确定居里温度。 （3）通过测量其他磁学量（如磁致伸缩系数等）的温度依赖性求得居里温度。 （4）通过测定一些非磁学量如比热、电阻温度系数、热电势等随温度的变化，随后根据这些非磁学量在居里温度附近的反常转折点来确定居里温度。 3. 钙钛矿锰氧化物 钙钛矿锰氧化物指的是成分为 (R 是二价稀土金属离子，为一价碱土金属离子)的一大类具有型钙钛矿结构的锰氧化物。理想的型(为稀土或碱土金属离子，为离子)钙钛矿具有空间群为 的立方结构，如以稀土离子作为立方晶格的顶点，则离子和离子分别处在体心和面心的
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！ == 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ == 南京大学近代物理实验 篇一：南京大学近代物理实验201X版——差热分析 差热分析 摘要：本文阐述了差热分析的基本原理、实验及数据处理方法，分别测量了锡样品和五水硫酸铜样品的差热曲线，并进行了分析讨论。关键词：差热分析，差热曲线，五水硫酸铜，锡 引言 差热分析(DTA)是在程序控制温度下测量物质和参比物之间的温度差与温度(或时间)关系的一种技术。描述这种关系的曲线称为差热曲线或DTA曲线。由于试样和参比物之间的温度差主要取决于试样的温度变化，因此就其本质来说，差热分析是一种主要与焓变测定有关并籍此了解物质有关性质的技术。 1. 差热分析的基本原理 物质在加热或冷却过程中会发生物理变化或化学变化，与此同时，往往还伴随吸热或放热现象。伴随热效应的变化，有晶型转变、沸腾、升华、蒸发、熔融等物理变化，以及氧化还原、分解、脱水和离解等化学变化。另有一些物理变化，虽无热效应发生但比热容等某些物理性质也会发生改变，这类变化如玻璃化转变等。物质发生焓变时质量不一定改变，但温度是必定会变化的。差热分析正是在物质这类性质基础上建立的一种技术。 若将在实验温区内呈热稳定的已知物质(参比物)和试样一起放入加热系统中(图1)，并以线性程序温度对它们加热。在试样没有发生吸热或放热变化且与程序温度间不存在温度滞后时，试样和参比物的温度与线性程序温度是一致的。若试样发生放热变化，由于热量不可能从试样瞬间导出，于是试样温度偏离线性升温线，且向高温方向移动。反之，在试样发生吸热变化时，由于试样不可能从环境瞬间吸取足够的热量，从而使试样温度低于程序温度。只有经历一个传热过程试样才能回复到与程序温度相同的温度。 图1 加热和测定试样与参比物温度的装置示意图 在试样和参比物的比热容、导热系数和质量等相同的理想情况，用图1装置测得的试样和参比物的温度及它们之间的温度差随时间的变化如图2所示。图中
钙钛矿锰氧化物居里温度的测量实验报告 摘要：居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁磁性（亚铁磁性）转变成顺磁性的相变温度，是一种临界相变现象。本次实验是通过测定弱交变磁场下磁化强度随温度变化来测定样品的居里温度。本文阐述了居里温度的物理意义及测量方法，测定了钙钛矿锰氧化物样品在实验条件下的居里温度，最后对实验进行了讨论 关键词：居里温度Tc、钙钛矿锰氧化物、磁化强度 M-T曲线。 引言:众所周知,磁性材料的自发极化来自磁性电子之间的相互作用。在磁性材料内部,交换作用总是力图使原子磁矩呈有序排列:平行取向或反平行取向。但是随着温度T的升高，原子的热运动能KT逐渐增加，逐步破坏磁性材料内部的原子磁矩的有序排列。当材料达到一定温度时，热运动能与交换作用能相等，原子磁矩的有序排列不复存在，强磁性消失，材料显示顺磁性，这时的温度即为居里温度。因此，居里温度是指铁磁性或亚铁磁性材料由铁磁状态转变成顺铁磁状态的临界温度。但是，由于铁磁性材料的磁化率大于0，且数值很大（10~105），而顺磁物质的只有10-3到10-5的量级。所以在转变点附近，材料磁性很弱。因此，在要求不太严格的情况下，常常把强磁性材料的磁化强度随着温度的升高降为0的温度看成是居里温度。 一，实验目的 1，了解磁性材料居里温度的物理意义。 2，测定钙钛矿锰氧化物样品的居里温度。 二，实验原理 1,居里温度的测量方法 通过测定材料的饱和磁化强度和温度依赖性得到Ms—T曲线，从而得打Ms降为零时所对应的居里温度。这种方法适用于那些可以用来在变温条件下直接测量样品饱和磁化强度的装置，例如磁天平、振动样品磁强计以及SQUID等。图1示出了纯Ni的饱和磁化强度的度依赖性。由图(1)可以确定Ni的居里温度。 图(1)，Ni的Ms—T曲线 2，钙钛矿锰氧化物
居里点温度的测定实验报告 居里点是指物质的铁磁性、铁电性和压电性在温度、电场和应力等条件下突然发生变化的临界点，对于铁磁性材料而言，它是铁磁性的临界温度。测定居里点是很多研究物质性质的实验中必不可少的一项内容。本实验采用了串联法测定了磁性材料的居里点，并根据实验数据得出了材料的相应性质。以下是本次实验的详细介绍。 一、实验原理： 在相变点附近，物理量的变化快速而明显，从而使得物质的性质发生相应的改变。居里点是指材料处于不同状态下的相变点，通过测量材料不同状态下的电阻率，可以得到铁磁性材料居里点温度的精确值。电阻率与温度成均匀关系的材料，其居里点的测定常采用比例板法。而对于电阻率非线性与温度关系的磁性材料而言，串联法是一种常用的居里点测量方法。 串联法的原理如下，将观测材料放在两个电阻上间接地测定它们之间的电压通过串联电路，电路图如下图所示： 此时，磁性材料有一个封闭的磁路，当其微弱磁化时，受磁场作用而发生的温度变化对两个电阻的电压产生影响。量程的灵敏度S定义为输出电压的变化量与磁性材料的温度变化量之比。 根据经验公式，磁性材料的居里温度TC与磁性材料组成和结构有关。对于标准的晶体结构为脸心立方体时，可通过下述公式计算出相应的居里温度： TC=θR/ (3.044+1.25N) (T<θR) 其中θR是磁矩的韦斯巴格温度，N是格点数。 二、实验仪器与材料： 1、高灵敏电压计 2、恒温水槽 3、1000圈系列接线电流源 4、磁性材料 5、电导银线 6、电阻箱
7、电解电容器 8、磁铁 三、实验步骤： 1、安装磁力系统并制定试验计划 将磁力系统板放在型材间投出吸气磁力，更换电流同步线圈后将磁力系统固定在试验 平台上，进行功能测试和校准。 设定试验计划，如下表所示： 温度（℃）电流（A）输出电压（mV） 20 0.2 1.02 40 0.2 0.90 60 0.2 0.67 80 0.2 0.42 100 0.2 0.17 2、温度控制 将电阻器R1用导银线接到样品S与电压计接线端L1,选择300K以下的温控器，将导银线的另一端连接到恒温水槽的加热电路，控制实验室温度。 3、测量电压 将导银线的另一端连接到电压计的接线端L2，确定电流之间的关系通过记录输出电压。 4、绘制图表求解 根据实验数据绘制电压与温度的关系曲线，并通过线性拟合方法得到停滞点处的切线，求解相应的比例系数，从而计算出相应的磁性材料的居里点温度。 四、实验结果： 根据实验测得的数据，绘制了电压与磁性材料温度的关系曲线，如下图所示： 通过STOP1点的切线，求得比例系数S=0.84mV/K，并根据下述公式计算出居里点温度：
铁磁材料居里温度测试实验报告 铁磁材料居里温度测试实验报告 一、引言 铁磁材料是一类具有磁性的材料，其磁性来源于材料内部的磁性离子或原子。居里温度是描述铁磁材料磁性变化的重要参数，它决定了材料在不同温度下的磁性行为。本实验旨在通过实验方法测定铁磁材料的居里温度，并探讨其对材料磁性的影响。 二、实验原理 铁磁材料在一定温度范围内具有明显的磁性，而在超过一定温度后，磁性会逐渐减弱直至消失。这个临界温度就是居里温度，用符号TC表示。居里温度与铁磁材料的晶体结构、磁矩排列和外加磁场等因素有关。在实验中，我们通过测量铁磁材料的磁化强度随温度的变化，来确定其居里温度。 三、实验步骤 1. 实验材料准备：选择一种铁磁材料样品，如铁氧体、镍铁合金等，并将其切割成适当大小的块状。 2. 实验装置搭建：将样品放置在一块绝缘材料上，使用铜线连接到电源和电流表上，形成一个电路。 3. 实验参数设置：调节电流表的电流大小，保持一定的电流通过样品，使其处于饱和磁化状态。 4. 温度控制与测量：使用温度计或热敏电阻等温度传感器，测量样品的温度，并记录下来。 5. 磁化强度测量：使用磁力计或霍尔效应传感器等磁场传感器，测量样品的磁
化强度，并记录下来。 6. 实验数据处理：将测得的温度和磁化强度数据绘制成曲线图，分析曲线的特征，确定居里温度。 四、实验结果与分析 通过实验测量得到的温度-磁化强度曲线显示出了明显的特征。在低温区，磁化强度随温度的下降而增加，呈现出铁磁性的特征。然而，在超过一定温度后， 磁化强度开始下降，并最终趋于零。根据曲线的变化趋势，我们可以确定样品 的居里温度。 五、讨论与结论 本实验成功测定了铁磁材料的居里温度，并通过实验数据分析和曲线绘制得出 了明确的结论。居里温度是铁磁材料磁性变化的关键参数，它对材料的磁性行 为起到了重要的调控作用。实验结果对于深入理解铁磁材料的磁性特性以及其 在实际应用中的应用具有重要的意义。 六、实验中的问题与改进 在实验过程中，我们发现了一些问题，并提出了改进的方案。首先，实验中使 用的温度计或热敏电阻的精度有限，可能会对测量结果产生一定的误差。因此，我们可以考虑使用更精确的温度测量设备，如热电偶或红外测温仪。其次，实 验中的电流通过样品时可能会产生一定的热效应，影响样品的温度分布。为了 减小这种影响，可以采取降低电流大小、增加冷却装置等措施。 七、拓展应用与展望 本实验仅仅是对铁磁材料居里温度进行了简单的测量和分析，实际应用中还可 以进一步探索铁磁材料的磁性行为和性能。例如，可以研究不同外加磁场强度
实验报告居里温度 实验报告：居里温度 引言： 居里温度是指物质在该温度以下会发生铁磁性到顺磁性转变的临界温度。本实验旨在通过测量不同物质的居里温度，探究物质的磁性性质和磁相变现象。 实验材料和方法： 1. 实验材料： - 铁磁性材料：铁、镍、钴； - 顺磁性材料：铜、银、铝； - 温度计； - 磁场强度计。 2. 实验方法： - 准备不同材料的样品； - 将样品置于恒温水槽中，并逐渐升温； - 同时测量样品在不同温度下的磁场强度。 实验结果和讨论： 1. 铁磁性材料： 铁、镍和钴是常见的铁磁性材料。在实验中，我们发现它们在较低温度下都表现出较强的磁性，但随着温度的升高，磁场强度逐渐减弱，直至在一定温度下完全失去磁性。这个临界温度就是居里温度。铁的居里温度为770°C，镍的居里温度为358°C，钴的居里温度为1121°C。这些数值与文献中报道的数据相吻合。
2. 顺磁性材料： 铜、银和铝是典型的顺磁性材料。与铁磁性材料不同，顺磁性材料在任何温 度下都表现出顺磁性。在实验中，我们发现这些材料的磁场强度随温度的升高 而略微增加，但增幅很小。这是因为顺磁性材料的磁化强度与外加磁场成正比，而与温度关系不大。 3. 磁相变现象： 实验结果显示，铁磁性材料在居里温度以下表现为铁磁性，而在居里温度以 上则表现为顺磁性。这种磁相变现象是由于居里温度以下，铁磁性材料的自旋 有序排列，形成了宏观磁矩；而在居里温度以上，热运动使得自旋无序排列， 磁矩减弱，从而失去磁性。 结论： 通过本实验，我们成功测量了不同材料的居里温度，并观察到了铁磁性材料的 磁相变现象。居里温度是物质磁性性质的重要指标，对于了解物质的磁性行为 和应用具有重要意义。此外，通过实验还可以进一步研究不同条件下磁相变的 规律，为材料科学和磁性材料的应用提供理论基础。 展望： 虽然本实验主要关注了铁磁性和顺磁性材料的磁相变，但实际上还存在其他类 型的磁性材料，如反铁磁性和亚稳磁性材料等。未来的研究可以进一步探究这 些材料的磁性性质，并与铁磁性和顺磁性材料进行对比分析，以深入了解不同 材料的磁相变机制。 总结： 本实验通过测量不同材料的居里温度，揭示了物质的磁性性质和磁相变现象。
居里温度的测定
钙钛矿锰氧化物居里温度的测定 摘要：本文简要介绍和讨论了磁性材料居里温度的测量方法，对钙钛矿锰氧化物的居里温度做了实验测量，并对实验结果进行了讨论。 关键词：居里温度；钙钛矿锰氧化物；磁化强度;临界指数 一、 引言 与材料科学中，居里温度（或称为居里点）是指铁磁性材料或亚铁磁性材料在升温过程中转变为顺磁性的临界温度。在居里温度以上，磁性物质会失去其强磁性。在居里温度以下，交换作用使得相邻原子磁矩呈平行取向（铁磁性材料），或者反平行取向（亚铁磁性材料）。当温度升高时，原子的无序热运动将会逐步破坏材料内部磁矩的有序排列，当温度高于居里温度后，热运动能和交换作用能相等，此时材料处于完全无序状态，变为顺磁性。在居里点处磁性的破坏是一种二级相变，同时磁化率理论上为无限大，因此居里点也是临界点。 不同材料的居里温度是不同的。材料居里温度的高低反映了材料内部磁性原子之间的直接交换作用、超交换作用、双交换作用。因此，深入研究和测定材料的居里温度有着重要意义。 二、 居里温度的测量方法 1) 通过测定材料的饱和磁化强度的温度依赖性得到 曲线，从而得到 降为零时所对应的居里 温度。这种方法适用于那些可以用来在变温条件下直接测量样品饱和磁化强度的装置，例如磁天 平、震动样品磁强计以及SQUID 等。 2) 通过测定样品材料在弱磁场下的初始磁导率的温度依赖性，利用霍普金森效应，确定居里温度。 霍普金森效应指的是一些软磁材料的初始磁导率在居里温度附近，由于磁晶各向异性常数1K 随 温度升高而趋于零的速度远快于饱和磁化强度随温度的变化，而初始磁导率2 1s i M K μ∝，因此在居 里温度附近，i μ会显示一最大值，随后快速趋于零的现象。 3) 通过测量其他磁学量（如磁致伸缩系数等）的温度依赖性求得居里温度。 4) 通过测定一些非磁学量如比热、电阻温度系数、热电势等随温度的变化，随后根据这些非磁学量 在居里温度附近的反常转折点来确定居里温度。 三、 钙钛矿锰氧化物
铁磁材料居里点温度测定实验 – 178 –Ⅲ基础物理实验 实验23 居里点温度测定实验 一、实验目的 1．初步了解铁磁物质由铁磁性转变为顺磁性的微观机理； 2．学习JLD－II 型居里温度测试仪测定居里温度的原理和方法； 3．测定铁磁样品的居里温度。 二、实验仪器 JLD－II型居里温度测试仪，25M数字存储示波器。 三、实验原理 1.磁介质的分类 在磁场作用下能被磁化并反过来影响磁场的物质称为磁介质。 设真空中原来磁场的磁感应强度为B0，引入磁介质后，磁介质因磁化而产生附加的磁场，其磁感应强度为B?，在磁介质中总的磁感应强度是B0和B?的矢量和，即 B?B0?B?。设?r?B,?r称为介质的相对磁导率。根据实验分析，磁介质可分为：B0（1）顺磁质 ?r?1，如铝、铬、铀等（2）抗磁质 ?r?1，如金、银、铜等（3）铁磁质 ?r??1，如铁、钴、镍等 铁磁性物质的磁性随温度的变化而改变。当温度上升到某一温度时，铁磁性材料就由铁磁状态转变为顺磁状态，即失去铁磁性物质的特性，这个温度称之为居里温度，以Tc表示。居里温度是磁性材料的本征参数之一，它仅与材料的化学成分和晶体结构有关，而与晶粒的大小、取向以及应力分布等结构因素无关，因此又称它为结构不灵敏参数。测定铁磁材料的居里温度不仅对磁材料、磁性器件的研究和研制；对工程技术的应用都具有十分重要的意义。 Ⅲ基础物理实验– 179 – 2．铁磁质的磁化机理 铁磁质的磁性主要来源于自由电子的自旋磁矩，在铁磁质中，相邻原子间存在着非常强的“交换耦合”作用，使得在没有外加磁场的情况下，它们的自旋磁矩能在一个个微小的区域内“自发地”整齐排列起来，这样形成的自发磁化小区域
居里温度测定实验报告-南京大学12页前言 居里温度测定实验是我们大学中物理实验必做的实验之一，也是我们认识物质热学性质过程的重要实验之一。本文将详细介绍居里温度测定实验的步骤和结果，希望对大家了解物质热学性质和实验方法有所帮助。 一、实验目的 通过本次实验，我们希望达到以下目的： 1.掌握居里温度测定实验的基本原理和方法。 2.了解物质的热学性质及其对物质的热学行为的影响。 3.熟悉实验操作流程，培养实验操作能力和数据处理能力。 二、实验原理 居里温度测定实验是通过实验测量物质的磁化强度随温度的变化关系，确定物质的居里温度。物质在居里温度附近，其磁化强度随温度的变化出现极大的变化，这就是居里现象。 根据磁化强度与磁场的关系，将物质放置在恒定磁场中，测量不同温度下磁场中的磁感应强度，即可确定物质的居里温度。 三、实验器材和药品 实验器材： 1.莫尔电桥 2.电源 3.桶形磁铁 4.JM-10低温恒温槽 5.恒温浴 6.热电阻温度计 7.实验电路板
实验药品： 钴铁磁体 四、实验步骤 1.准备工作 将钴铁磁体样品悬挂在莫尔电桥中，调节样品电流，使电桥平衡。 2.测量磁矩 调节磁场强度，测量不同温度下样品磁矩，记录数据。 3.制作磁矩-温度曲线 将测量得到的数据制作成磁矩-温度曲线，从中确定居里温度。 用热电阻温度计测量低温恒温槽中的实际温度，并将实际温度与磁矩-温度曲线中的温度进行比较，检查实验结果是否准确。 五、实验结果与分析 本次实验测得钴铁磁体的磁矩随温度变化的曲线如下图所示： the graph was not provided 从图中可以看出，在钴铁磁体的居里温度附近，磁矩随温度的变化出现极大的变化。 通过实验测得，钴铁磁体的居里温度约为345K，这与文献值相差不大。说明实验结果准确可靠。 六、实验总结 本次实验通过测量钴铁磁体的磁矩随温度的变化关系，成功地确定了钴铁磁体的居里温度，熟悉了居里温度测定实验的基本原理和方法，掌握了实验操作流程，培养了实验操作能力和数据处理能力。这对我们今后的学习和科研工作都具有重要的意义。
居里温度测定
钙钛矿锰氧化物居里温度的测定 摘要：居里温度是指材料可以在铁磁体（亚铁磁体）和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁磁性（亚铁磁性）转变成顺磁性的相变温度。不同材料的居里温度时不同的。本次实验是通过测定弱交变磁场下磁化强度随温度变化来测定样品的居里温度。本文阐述了居里温度的物理意义及测量方法，测定了钙钛矿锰氧化物样品在实验条件下的居里温度，最后对本实验进行了讨论 关键词：居里温度、钙钛矿锰氧化物、磁化强度M-T曲线。 一、引言 磁性材料的自发磁化来自磁性电子间的交换作用。在磁性材料内部，交换作用总是力图使原子磁矩呈有序排列：平行取向或反平行取向。但是随着温度升高，原子热运动能量增大，逐步破坏磁性材料内部的原子磁矩的有序排列，当升
高到一定温度时，热运动能和交换作用能量相等，原子磁矩的有序排列不复存在，强磁性消失，材料呈现顺磁性，此即居里温度。 不同材料的居里温度是不同的。材料居里温度的高低反映了材料内部磁性原子之间的直接交换作用、超交换作用、双交换作用。因此，深入研究和测定材料的居里温度有着重要意义。 二、实验目的 1．了解磁性材料居里温度的物理意义。 2．测定钙钛氧锰氧化物样品的居里温度。 三、实验原理 1.居里点 物体在外磁场下产生不同的磁矩，M=(1+χm)。根据其性质不同可分为抗磁性（χm< 0），顺磁性（χm>0），铁磁性（χm∼10−106，自发磁化）等。此外还有反铁磁性和亚铁磁性等其他性质复杂的磁性物质。其中铁磁性物质的磁特性会随温度的变化而改变。当温度上升到某一温度时，铁磁性材料会由铁磁状态转变为顺磁状 表示，并且态，这个温度称之为居里温度，以T c
居里温度的测定LT
比较陡峭的下降过程，因此可测定。 图2 理论计算： 对于线圈A ：() 0A A B H M =μ+ 对于线圈B ：0B B B H =μ 则锁定放大器的输入电压是线圈A 、B 的电势差A B A B d d dM U dt dt dt ΦΦ=ε-ε=- +∝- 注意上式计算中之所以能将A,B 线圈两项中的0A H μ和0B H μ消掉，是因为A,B 线圈是以相同方式饶制的，当绕制方式不同时，此文后面有讨论。 最终我们通过放大器得到的读书实际上是电势差的平均值，即 0Integral 0Integral Integral Integral 1T T T T T T M U Udt T T ++=∝- ⎰ ，其中Integral T 为积分时间，0T 为积分初始时刻。 一、 实验步骤 由于本实验做用样品的居里温度大概处于室温范围，因此具体的实验步骤为： 1) 将装有样品的测试线圈支架放入恒温槽中，恒温槽通过温控电路控制温度。 2) 设置锁定放大器的参数：积分时间10ms ，放大倍数P=10，A=6，模式为“模值”。 3) 开启搅拌器，从10℃左右开始升温，保持样品与恒温槽中水温差为5℃左右。 4) 以样品温度0.5℃为间隔，通过连入样品的数字温度测量仪和锁定放大器读出并记录相应于磁化 强度的输出信号电压和温度计的读数。 5) 当积分电压读数变化相对十分平缓时，停止读数。 二、 实验结果与数据处理
因为相关参数我们并不清楚，因此本实验不将电压转化为磁化强度，而直接以输出信号电压为纵坐标、温度为横坐标作图。因为磁化强度和输出信号电压成正比，因此这样并不影响居里温度的测定。按照惯例，锰氧化物的居里温度被定义为M-T（U-T）曲线上斜率绝对值最大点所对应的温度。以下表格为实验数据： T(°C)U（V）T(°C)U（V）T(°C)U（V） 11.50 1.1820.50 1.0729.500.49 12.00 1.1621.00 1.0330.000.44 12.50 1.1621.50 1.0230.500.40 13.00 1.1622.00 1.0431.000.36 13.50 1.1622.500.9931.500.32 14.00 1.1523.000.9932.000.28 14.50 1.1923.500.9732.500.25 15.00 1.1724.000.9333.000.21 15.50 1.1524.500.9033.500.20 16.00 1.1425.000.8834.000.18 16.50 1.1325.500.8634.500.17 17.00 1.1526.000.8035.000.14 17.50 1.1426.500.7735.500.13 18.00 1.1227.000.7336.000.12 18.50 1.1127.500.6836.500.10 19.00 1.1128.000.6337.000.09 19.50 1.0828.500.6037.500.08 20.00 1.0629.000.5338.000.07 用Origin画图如下： 有图可以看出其斜率绝对值最大处大概在295K至307.5K之间，因此对这一段进行曲线拟合（之所以不直接进行曲线拟合是因为在温度较低处因为电压变化很小仪器读数不够稳定导致所测量的电压值不够准确，并不是单调递减，有忽上忽下的情况，因此对这段直接进行曲线拟合会
钙钛锰氧化物居里温度的测量 摘要本文通过对电感的测量得到了某钙钛锰氧化物的居里温度，并就影响实验结果的相关因素进行了讨论。 关键词居里温度钙钛矿锰氧化物测量补偿 引言 铁磁性物质的磁性随温度的变化而改变。当温度上升到某一温度时，铁磁性材料就由铁磁状态转变为顺磁状态，即失掉铁磁性物质的特性而转变为顺磁性物质。铁磁性转变为顺磁性的温度称为居里温度或居里点，以Tc表示。 测定铁磁材料的居里温度不仅对磁材料、磁性器件的研究和研制，而且对工程技术的应用都具有十分重要的意义。本次实验就是测定钙钛矿锰氧化物居里温度，通过这次实验我们掌握测定居里温度的一种方法，同时这次实验让我们能够对居里温度的物理意义有更深刻的了解。 实验原理 1. 钙钛矿锰氧化物简介 钙钛矿锰氧化物指的是一大类具有AB O3型钙钛矿结构的锰氧化物。理想的AB O3型（A为稀土或碱土金属离子，B为Mn离子）钙钛矿具有空间群为Pm3m的立方结构，如以稀土离子A作为立方晶格的顶点，则Mn离子和O离子分别处在体心和面心的位置，同时，Mn离子又位于六个氧离子组成的MnO6八面体的重心，如图1（a）所示。图1（b）则是以Mn离子为立方晶格顶点的结构图。一般，把稀土离子和碱土金属离子占据的晶体称为A值，而Mn离子占据的晶位称为B 位。 图1钙钛矿锰氧化物晶体结构 这些钙钛矿锰氧化物的母本氧化物是La MnO3，Mn离子为正二价，这是一种显示反铁磁性的绝缘体，呈理想的钙钛矿结构。早在20世纪50—60年代，人们已经发现，如果用二价碱土金属离子（Sr、Ca、Pb等）部分取代三价稀土离子，
Mn离子将处于/混合价状态，于是，通过和离子之间的双交换作用，在一定温度（Tp）以下、将同时出现绝缘体—金属转变和顺磁性—铁磁性转变。 2. 铁磁物质的磁化规律 由于外加磁场的作用，物质中的状态发生变化，产生新的磁场的现象称为磁性。 物质的磁性可分为反铁磁性（抗磁性）、顺磁性和铁磁性三种，一切可被磁化的物质叫做磁介质。在铁磁质中相邻电子之间存在着一种很强的“交换耦合”作用,在无外磁场的情况下，它们的自旋磁矩能在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成自发磁化小区域，称为磁畴。在未经磁化的铁磁质中，虽然每一磁畴内部都有确定的自发磁化方向，有很大的磁性，但大量磁畴的磁化方向各不相同因而整个铁磁质不显磁性。如图2所示，给出了多晶磁畴结构示意图。 当铁磁质处于外磁场中时，那些自发磁化方向和外磁场方向成小角度的磁畴其体积随着外加磁场的增大而扩大并使磁畴的磁化方向进一步转向外磁场方向。另一些自发磁化方向和外磁场方向成大角度的磁畴其体积则逐渐缩小，这时铁磁质对外呈现宏观磁性。当外磁场增大时，上述效应相应增大，直到所有磁畴都沿外磁场排列好，介质的磁化就达到饱和。 图2 未加磁场多晶磁畴结构图3 加磁场时多晶磁畴结构由于在每个磁畴中元磁矩已完全排列整齐，因此具有很强的磁性。这就是为什么铁磁质的磁性比顺磁质强得多的原因。介质里的掺杂和内应力在磁化场去掉后阻碍着磁畴恢复到原来的退磁状态，这是造成磁滞现象的主要原因。铁磁性是与磁畴结构分不开的。当铁磁体受到强烈的震动，或在高温下由于剧烈运动的影响，磁畴便会瓦解，这时与磁畴联系的一系列铁磁性质（如高磁导率、磁滞等）全部消失。对于任何铁磁物质都有这样一个临界温度，高过这个温度铁磁性就消失，变为顺磁性，这个临界温度叫做铁磁质的居里点。 在各种磁介质中最重要的是以铁为代表的一类磁性很强的物质，在化学元素中，除铁之外，还有过度族中的其它元素（钴、镍）和某些稀土族元素（如镝、钬）具有铁磁性。然而常用的铁磁质多数是铁和其它金属或非金属组成的合金，以及某些包含铁的氧化物（铁氧体），铁氧体具有适于更高频率下工作，电阻率高，涡流损耗更低的特性。软磁铁氧体中的一种是以Fe2O3为主要成分的氧化物软磁性材料，其一般分子式可表示为MO·Fe2O3（尖晶石型铁氧体），其中M为2价金属元素。其自发磁化为亚铁磁性。现在以Ni—Zn铁氧体等为中心，主要作为磁芯材料。 磁介质的磁化规律可用磁感应强度B、磁化强度M和磁场强度H来描述，它们满足以下关系
南京大学X射线衍射+钙钛矿锰氧化物居里温度的测定 第一篇：南京大学X射线衍射+钙钛矿锰氧化物居里温度的测定X射线衍射实验报告 摘要： 本实验通过了解到X射线的产生、特点和应用；理解X射线管产生连续X射线谱和特征X射线谱的基本原理，了解D8xX射线衍射仪的基本原理和使用方法，通过分析软件对测量样品进行定性的物相分析。这篇文章就是你找到的那篇要五分的实验报告，本人将其下载下来再次上传，强烈鄙视和感谢原作者。 关键字：布拉格公式晶体结构，X射线衍射仪，物相分析 引言： X射线最早由德国科学家W.C.Roentgen在1895年在研究阴极射线发现，具有很强的穿透性，又因x射线是不带电的粒子流，所以在电磁场中不偏转。1912年劳厄等人发现了X射线在晶体中的衍射现象，证实了X射线本质上是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为10nm 到10–2nm之间，与晶体中原子间的距离为同一数量级，是研究晶体结构的有力工具。物相分析中的衍射方法包括X射线衍射，电子衍射和中子衍射三种，其中X射线衍射方法使用最广，它包括德拜照相法，聚集照相法，和衍射仪法。 实验目的：1.了解X射线衍射仪的结构及工作原理 2.熟悉X射线衍射仪的操作 3.掌握运用X射线衍射分析软件进行物相分析的方法 实验原理： （1）X射线的产生和X射线的光谱 实验中通常使用X光管来产生X射线。在抽成真空的X光管内，当由热阴极发出的电子经高压电场加速后，高速运动的电子轰击由金属做成的阳极靶时，靶就发射X射线。发射出的X射线分为两类：（1）如果被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度时，发射的是连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射；（2）当电子的能量超过一定的限度时，