[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

摘要

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。

主权项

1.一种专门适用于PPMS的铁磁性材料的磁熵变测量方法，其特征在于：仅用于以美国Quantum Design公司的PPMS(Physical Property MeasurementSystem，综合物性测量系统)进行磁性材料的测量；且，包括如下步骤：A)按照符合PPMS操作规范的流程，将待测试的磁性材料装入PPMS测量系统中；B)在PPMS的控制计算机上设定测试的温度序列值，各个测试温度成等间距序列，间隔为ΔT；设定测试的磁场强度的绝对值的最大值，磁场从0增加到正向最大值，再逐渐变化到负向最大值，然后再逐渐回到正向最大值；在每一个设定的测试温度下，磁性材料均历经同样的所述磁场扫描，所述T指PPMS系统导出的数据文件中的物理量Temperature，即测试温度；C)开始测试：系统温度在控温系统的作用下达到设定的第一温度值并稳定后，测量第一磁矩—磁场强度曲线或称M-H磁滞回线、M-H曲线；然后，系统温度在控温系统的作用下达到设定的第二温度值并稳定后，测量第二M-H曲线；然后，系统温度在控温系统的作用下达到设定的第三温度值并稳定后，测量第三M-H曲线；……重复这一过程，逐次测量磁性材料的M-H磁滞回线，直至完成所设定的所有温度序列下的M-H磁滞回线；所述H指PPMS系统导出的数据文件中的物理量Magnetic Field，所述M指PPMS系统导出的数据文件中的物理量Moment；D)依照PPMS操作规范的流程，导出所测试材料的所有数据，除标题行外，每一行数据中由温度值、所施加的外磁场强度、所测磁性材料的磁矩构成，还可以包括误差值；不同的物理量之间以特定的分隔符间隔开，根据测量数据量的多少决定导出的测试数据文件是一个或多个文件；E)逐行读取所导出的测试数据，利用计算机按照测试温度进行数据分割，将在每个测试温度下测量得到的(M-H)T数据分别存储在各自独立的(M-H)T文件中，这些分割得到的(M-H)T文件存储在外存储器中；在每个独立的(M-H)T文件中，只存储在测量得到的从正向最大H值扫描到负向最大H值的过程的数据；当步骤D)中得到多个数据文件时，则对多个数据文件轮次进行逐行读取；具体步骤为：E-a)从外部存储器中逐行读取所导出的测试数据到计算机内存RAM或CPU的高速缓存Cache中；当步骤D)中得到多个数据文件时，对多个数据文件轮次进行逐行读取；当读取第一行时，暂存第一行的文本内容；E-b)当逐行读取测试数据文件的第二行至最后一行时，以PPMS数据导出时所采用的数据分隔符为不同物理量的分隔判别标志，以步骤D)中所设定的分隔符来区分开不同物理量Temperature、Magnetic Field、Moment，将每一行的原始数据存储于一个临时数组中；将所读取到的温度实测值取为测试前设定的温度序列中最接近的设定温度值，并在外部存储器中建立一个包含有该设定温度值为文件名的数据文件，在所建立的数据文件中，以追加的方式写入步骤E-a)中暂存的第一行即标题行的内容；逐行读取第三行、第四行……时，每一次读取到的H值均与上一次读取到的H值进行比较，以获取在整个测试过程中所施加的外磁场H的最大值；当读取到的H值比上一次读取到的H值小时，即将上一次读取到的H值记为H最大值，以一个指定的变量来表示这一最大值；当读取到外磁场H的最大值的一行测量数据时，开始向位于外存储器中的、在步骤E-b)中建立的数据文件中以追加的方式逐行记入测量数据，直至读取到下一不同设定温度值或导出数据文件的结尾为止；当读取到的温度值所对应的设定温度值与上一行的设定温度值不同时，在外存储器中建立新的包含有该新的设定温度值为文件名的数据文件，文件命名规则前后保持一致；E-c)在步骤D)中导出的测试数据文件为多个时，继续遍历其他所有导出的测试数据文件，重复执行步骤E-b)；E-d)关闭上述过程中所有打开的数据文件；F)获得指定等间距H序列下的一系列的(M-T)H数据文件，构成了(H，M，T)三维数组：根据步骤E)分割得的代表不同温度下测量得到的(M-H)T数据文件，利用计算机按照指定的H变化步长ΔH进行数据采样，获得指定H序列下的一系列的(M-T)H数据文件，所述指定H序列；具体步骤如下：F-a)指定一系列的H序列值，所述H序列值以恒定步长ΔH递增，ΔH依据所需计算精度而定；以包含指定H序列的H值为文件名，在外部存储器中建立一系列代表各自H值的独立的数据文件；在外部存储器所建立的数据文件中，以追加的方式写入标题行，标题行包含M、T两个物理量；F-b)获取指定H序列中第一个指定H值下的(M-T)H测试数据序列，并将所述(M-T)H测试数据序列以追加的方式写入在步骤F-a)中所建立的对应H值的数据文件中，具体步骤如下：依照温度从低到高或从高到低的次序，遍历读取步骤E)中存储在外存储器中的、代表在每个测试温度下测量得到的、各自独立的(M-H)T数据文件；每个文件的读取方式均为逐行读取；在逐行读取每一个文件时，均比较所读取的每一行的H值，并将所读取到的H值与所指定的H值求差值后取绝对值，当所得到的绝对值最小时，取该行所在的M值作为指定H值下所对应的M值，将所读取的数据文件所代表的温度值、该M值作为一行数据以追加写入的方式写入在步骤F-a)中所建立的对应H值的数据文件中；当遍历读取完所有的遍历读取步骤E)中存储在外存储器中的、代表在每个测试温度下测量得到的、各自独立的(M-H)T数据文件后，关闭步骤F-b)中所有读、写过的文件，获得指定H序列中第一个指定H值下的(M-T)H测试数据文件；F-c)更改指定H值为步骤F-a)中指定的H序列的第二、第三、……直至最后一个H值，重复步骤F-b)，分别获取指定的H序列的第二、第三、……直至最后一个H值下的(M-T)H测试数据文件；这样便得到了获得指定等间距H序列下的一系列的(M-T)H数据文件，构成了(H，M，T)三维数组；G)根据公式计算指定条件下的待测磁性材料的磁熵变，在上式中，i表示第i个数据点；H)选择不同的测试温度，利用步骤E)—步骤G)所述的方法得到不同测试温度下的指定条件下的磁性材料的磁熵变，即得到磁性材料的磁熵变-温度特性。