[发明专利]一种专门适用于PPMS的铁磁性材料的磁熵变测量方法

说明书

一种专门适用于PPMS的铁磁性材料的磁熵变测量方法。本发明的建议分类号为G01N 27/72。本发明既不是对现有热力学理论的改进，也不是对现有磁熵变的计算机计算方法作出的算法改进，而是专门针对利用PPMS系统进行磁性材料的测量得到磁矩—磁场—温度测试数据并进行技术处理而得到测量磁性材料的磁熵变‑温度特性的技术方案，通过技术处理后的测试数据可利用常规的计算方法来得到磁性材料的磁熵变‑温度特性，不仅解决了现有技术中PPMS测量得到的数据难以评估磁性材料的磁熵变—温度特性的难题，且其效率大大提升，极大地降低了科研人员的人力成本。

技术领域

本发明涉及一种磁熵变测量方法，具体地说是一种专门适用于PPMS的铁磁性材料的磁熵变测量方法。

背景技术

本发明的建议分类号为G01N 27/72。

本发明既不是对现有热力学理论的改进，也不是对现有磁熵变的计算机计算方法作出的算法改进，而是专门针对利用PPMS系统进行磁性材料的测量得到磁矩—磁场—温度测试数据并进行技术处理而得到测量磁性材料的磁熵变-温度特性的技术方案。

为便于理解本发明，以下对现有技术及现有技术作扼要的介绍。

磁熵是磁矩混乱程度的量度，以Sm表示。磁熵Sm是温度T和外加磁场H的函数。磁矩排列愈混乱即无序度愈大，磁熵就愈大。铁磁性物质在外磁场的作用下，磁矩由杂乱变为有序，原子磁矩之间及与外磁场之间的相互作用能降低，它的磁熵减小，这一过程也就是放热的过程。反之，在取消磁场的过程中，磁性物质的磁矩由有序而变为杂乱，从外界吸收能量，磁熵增加，在系统绝热的情况下则磁性物质本身降温。这种由外磁场变化而引起磁性物质放热或吸热的现象称为磁卡效应。利用磁卡效应可制成固态磁制冷器。为了研制高效率的磁制冷器，必须研究各种铁磁性材料的磁熵变。

根据热力学中Maxwell方程可很容易地得到：当外加磁场从H0变化到H1时，磁性材料在这一过程中的磁熵变计算公式为：

上式中，S为磁性材料的熵，H为外加磁场，T为热力学温度，M为磁化强度，下标0、1分别代表磁场变化前、后的状态。

通常可以通过如下途径测量得到磁性材料的磁熵变：

(A)在给定温度下，例如2K，给磁性材料施加一随时间变化的外磁场H，H由0到正最大值再到负最大值再回到0，并且H随时间t成等间隔设置，即H等步长地增大或减小，例如：0Oe，500Oe，1000Oe，1500Oe，……99500Oe，100000Oe，99500Oe，99000Oe，……，500Oe，0Oe，-500Oe，……，-99500Oe，-100000Oe，-99500Oe，-99000Oe，……-1000Oe，-500Oe，0Oe，测量在所述温度下的第一条M-H曲线(也可以称为M-H磁滞回线)；

(B)保持上述步骤中的除温度外的其他参数不变，使温度逐渐增加或减少一固定值，即温度等步长地增大或减小，例如：4K，6K，8K，……96K，98K，100K，重复进行测量步骤(A)，得到若干条不同温度下的M-H曲线；在每次测量过程中温度保持恒定不变；

通过上述测量步骤，可以得到所测磁性材料的M(H，T)的三维数组；