1、鐵磁共振 實驗?zāi)康? 學(xué)習(xí)使用傳輸式諧振腔法研究鐵磁共振現(xiàn)象，測量YIG小球（多晶）的共振線寬和g因子。實驗原理：當(dāng)外加穩(wěn)恒磁場B時，鐵氧體對微波的吸收劇烈變化，在處吸收最強烈，成為共振吸收，此現(xiàn)象極為鐵磁共振。這里為微波磁場的角頻率，為鐵磁物質(zhì)的磁旋比。 鐵磁共振試驗通常采用諧振腔法，該法靈敏度高，但測量頻率較窄。本試驗用傳輸式諧振腔，其傳輸系數(shù)與樣品共振吸收的關(guān)系簡單，便于計算，但難以用抵消法提高靈敏度。將鐵氧小球置于諧振腔微波磁場的最大處，使其處于相互垂直的穩(wěn)恒磁場B和微波磁場Hm中，保持微波發(fā)生器輸出功率恒定，調(diào)節(jié)諧振腔或微波發(fā)生器，使諧振腔的頻率與微波磁場的頻率相等，當(dāng)改變B的大小時

2、，由于鐵磁共振，在諧振腔始終調(diào)諧時，在輸入功率不變的情況下，輸出功率為：（為腔的品質(zhì)因數(shù)）。因而的變化可通過的變化來測量。然后通過P-B曲線可得。必須注意的是，當(dāng)B改變時，磁導(dǎo)率的變化會引起諧振腔諧振頻率的變化（頻散效應(yīng)），故實驗時，每改變一次B都要調(diào)節(jié)諧振腔（或微波發(fā)生器頻率），使它與輸入微波磁場的頻率調(diào)諧，以滿足上式的關(guān)系，這種測量稱逐點調(diào)諧，可以獲得真實的共振吸收曲線，如圖2.3.2-5，此時，對應(yīng)于B1、B2的輸出功率為 式中P0、Pr、和P1/2分別是遠(yuǎn)離共振點、共振點和共振幅度半高處對應(yīng)的輸出功率。因此根據(jù)測得曲線，計算出P1/2，即能確定出。試驗時直接測量的不是功率，而是檢波電流

3、I。實驗內(nèi)容: 1. 調(diào)節(jié)微波發(fā)生器，使諧振腔與發(fā)生器輸出微波信號調(diào)諧，利用儀器的波長表測出諧振頻率f。2. 用非逐點調(diào)諧測出檢波電流I，和勵磁電流得到B，作I-B曲線，計算g因子。3. 用示波器觀察共振圖象。數(shù)據(jù)處理：1. 測出諧振頻率f:a)測量數(shù)據(jù): L/mm3.4903.4883.487 3.4853.4853.488b) 計算:求平均值 3.486mm，查波長表可得諧振頻率為f=8891MHz2. 用非逐點調(diào)諧作I-B曲線，計算g因子:測量數(shù)據(jù): 勵磁電流A磁場（升）/mT檢波電流升uA勵磁電流A磁場（降）/mT檢波電流降uA0.002.155.00.004.054.50.0512.

4、555.00.0519.9 54.50.1020.055.00.10 29.0 54.50.1530.055.00.15 37.0 54.50.2039.955.00.20 44.0 54.50.2648.0 55.50.25 53.0 54.50.3057.0 55.50.29 61.0 55.00.35 62.0 56.00.35 71.0 55.00.40 71.0 56.50.39 80.0 55.00.45 80.0 57.00.45 86.0 56.00.50 88.0 56.50.49 95.0 56.00.56 98.0 57.00.55 102.0 56.00.60 104.

5、0 57.00.58 109.0 56.00.65 113.0 57.00.65 120.0 56.00.70 121.0 57.50.70 130.0 56.00.75 130.0 57.00.75 139.0 56.00.80 139.0 57.00.78 142.0 56.00.85 146.0 56.50.85 157.0 55.00.90 155.0 57.00.90 161.0 55.00.95 161.0 57.00.95 170.0 55.51.01 172.0 56.01.00 180.0 54.01.05 179.5 56.01.05 189.0 54.01.10 188.

6、0 55.01.09 197.0 53.51.15 196.0 54.01.14 200.0 54.01.20 202.0 54.01.20 210.0 53.01.25 211.0 54.01.25 219.9 53.01.30 220.0 53.01.30 228.0 51.51.35 228.0 53.01.35 238.0 51.01.40 237.0 51.51.40 242.0 50.01.45 242.0 51.01.44 251.0 49.01.50 251.0 49.01.50260.0 46.01.55 260.0 47.01.55 268.0 43.51.60269.0

7、44.01.60 278.0 40.01.61 271.0 43.51.61 279.0 39.51.62 273.0 42.5 1.62 280.0 38.01.63275.0 41.01.64281.0 37.01.64 277.0 40.01.65 282.0 34.01.65 278.0 39.51.66 284.0 31.51.66 279.0 39.01.67 286.0 30.01.67280.0 37.01.68 288.0 28.01.68 281.0 35.01.69 289.0 26.51.69 281.5 33.51.70 290.0 24.51.70 282.0 31

8、.51.71 292.0 23.51.71 284.0 30.01.72294.0 21.01.72286.0 28.51.73 296.0 20.01.73 288.0 27.01.74 298.0 18.01.74 290.0 25.01.75 300.0 17.01.75 291.0 23.01.76 302.0 16.01.76 293.0 21.01.77 304.0 16.01.77 295.0 19.51.78 306.0 16.51.78297.0 18.01.79 308.0 17.51.79 299.0 17.01.80 310.0 19.51.80 300.0 16.51

9、.82 314.0 20.51.82 304.0 17.51.83 316.0 23.01.83306.0 19.01.84318.0 27.01.84 307.0 20.51.85319.0 29.51.85 308.9 22.01.86 321.0 34.01.86 311.0 27.01.87 323.0 37.01.87 313.0 31.01.88 325.0 38.01.88315.0 33.51.89 327.0 43.01.89 317.0 36.01.90 329.0 45.01.90 318.0 39.01.95338.0 52.01.91 319.0 40.51.99 3

10、40.0 55.01.92 320.0 43.52.05 351.0 56.51.93 321.0 45.02.10 360.0 57.51.94 321.5 47.02.15 369.0 58.01.95322.0 49.02.19 376.059.02.00 331.0 55.52.25 381.0 59.02.05 340.0 59.52.30 390.0 59.02.10 349.0 62.52.35 399.9 59.02.15 359.0 63.02.40 403.0 58.42.20 362.0 64.02.45 412.0 59.02.25 371.0 64.02.50 420

11、.0 58.52.30 380.0 64.52.55424.059.02.35 389.0 65.02.60 433.0 58.52.40 398.0 64.52.46 403.0 64.02.50 410.0 64.52.55 419.0 64.52.60 421.064.5b) 電流由小變大時的I-B曲線如下:I-B曲線(上升)利用公式:其中 =(兩個數(shù)據(jù)由測量數(shù)據(jù)得出)=16.5uA（由圖讀出）計算可得, =26.0uA由圖可知:B=(310.9-287.5)mT=23.4 mT 由公式,可得，代入數(shù)據(jù)得 c)電流由大變小時的I-B曲線如下：I-B曲線(下降)利用公式:其中 =(兩個數(shù)據(jù)

12、由測量數(shù)據(jù)得出)=16.1uA計算可得, =25.5uA由圖可知: 由公式,可得，代入數(shù)據(jù)得d)計算:對上述兩中情況的結(jié)果求平均得 3 用示波器觀察共振圖象共振圖像2. 誤差分析：1.本實驗主要誤差在于讀微安表的示數(shù),屬主觀誤差,應(yīng)盡量避免2.在作圖求解和時由于讀數(shù)導(dǎo)致的誤差,也屬主觀誤差,應(yīng)盡量避免3.由儀器的自身精度和靈敏度也會導(dǎo)致部分誤差,屬客觀誤差3.思考題：（1）用傳輸式諧振腔測時,要保證哪些實驗條？答：保持諧振腔的輸入微波功率和發(fā)生器輸出信號頻率不變，此外，適當(dāng)調(diào)節(jié)精密衰減器，使晶體檢波器輸入的微波信號不會太大，保證檢波器工作在平方律范圍內(nèi)，樣品很小,且磁導(dǎo)率的變化引起系統(tǒng)參量的變化不大。（2）使諧振腔與微波信號調(diào)諧時,磁鐵應(yīng)置于是系統(tǒng)處于共振還是遠(yuǎn)離共振的位置