CN111077488A - 一种磁矩校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁矩校正方法，包括以下步骤：S1，制作没有磁矩异向性的磁性微粒；S2，将该磁性微粒均匀分散于非磁性介质中，制成校正样品混合物；S3，通过量测和计算得到校正样品混合物单位重量磁矩值；S4，以校正样品混合物制作校正样品并量测其重量，计算校正样品的磁矩值；S5，利用校正样品对磁性量测设备所测量到的信号进行校正；S6，量测实际待测样品的信号值，并将信号值透过校正结果转换成实际待测样品的磁矩值。本发明利用没有磁矩异向性的磁性微粒，将其与定型辅料混合定型，制作成与实际待测样品形状及尺寸相同或相似的校正样品，并利用校正样品对磁性量测设备进行校正，避免因实际待测样品与校正样品形状、尺寸及位置不同造成的校正误差。

Description

一种磁矩校正方法

技术领域

本发明具体涉及一种磁矩校正方法。

背景技术

在各种磁场下的磁矩是了解磁性材料的基本物理参数，例如超导量子干涉磁强计(SQUID,Superconducting QUantum Interference Device magnetometer),或振动样品磁强计(VSM,Vibrating Sample Magnetometer)是常见用来量测磁性材料的基础设备，其原来用的磁矩校正存在校正样品非标准化问题，磁矩校正就是能够通过一个磁矩已知的磁性校正样品(具有准确的磁矩值来作为校正参考)来校正磁性量测设备，为准确测量待测样品的磁性做好准备。

在参考文献美国国家标准与技术研究院NIST paper(J.Lindemuth；J.Krause；B.Dodrill,“Finite sample size effects on the calibration of vibrating samplemagnetometer,”IEEE Transactions on Magnetics,2001)中提到“如果磁性量测设备未使用与待测样品尺寸和形状相同的标准样品进行磁矩校正，则会在磁性量测设备结果中造成很大的校正误差。”

目前采用高纯度钯的丝状结构作为超导量子干涉磁强计(SQUID)的标准磁矩校正样品，另外采用高纯度的镍球作为振动样品磁强计(VSM)的标准磁矩校正球。由于纯钯与镍的金属加工繁琐，难以满足使用者有各种形式待测样品的需求。若需要为单一待测样品进行特殊形状的校正样品加工并不实际，因此需要通过提供一种新的校正方法来改进。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种磁矩校正方法，利用没有磁矩异向性的磁性微粒(如：顺磁纳米颗粒、超顺磁纳米颗粒)，将其与定型辅料混合定型，制作成与实际待测样品形状及尺寸相同或相似的校正样品，并利用该校正样品对磁性量测设备进行校正，避免因实际待测样品与校正样品形状及尺寸不同造成的校正误差。

为了实现上述目的，本发明的目的是提供一种磁矩校正方法，包括以下步骤：

S1：制作没有磁矩异向性的磁性微粒；

S2：将S1所制作的磁性微粒均匀分散于非磁性介质中，制成校正样品混合物，所述校正样品混合物为能够形成任意形状的固体；

S3：通过量测和计算得到所述校正样品混合物单位重量的磁矩值；

S4：以所述校正样品混合物制作各种形状的校正样品并量测其重量，计算所述校正样品的磁矩值；

S5：利用校正样品的磁矩值，对磁性量测设备的测量信号进行校正；

S6：量测实际待测样品的信号值，并将所述信号值透过校正结果转换成实际待测样品的磁矩值。

优选地，S1中，所述磁性微粒为固体粉状或液体状的顺磁或超顺磁纳米颗粒，所述磁性微粒内部的磁矩能够随时顺着外加磁场方向。

优选地，S2中，所述非磁性介质为非磁性材料的定型辅料。

更优选地，所述非磁性介质为高分子材料、水泥、石膏、黏土或其他可塑形材料。

优选地，S3的具体过程如下：将所述校正样品混合物制成标准球，所述标准球与原始设备上所用的校正球尺寸形状一致或相近，在已经通过校正的磁性量测设备上量测出所述标准球对应的磁滞回线，由磁滞回线能够得知某一磁场下标准球的磁矩，正常情况下选用饱和磁化区间内的磁场所对应磁矩值为参考依据，再用磁矩除以所述标准球的重量，得到标准球在对应磁场中的单位重量磁矩值。

更优选地，S4的具体过程如下：将所述校正样品混合物制成与实际待测样品形状及尺寸相同或相似的校正样品，并量测所述校正样品的重量，用校正样品的重量乘以S3中得到的单位重量的磁矩值，得到对应磁场中所述校正样品的磁矩值。

更优选地，S4中，将校正样品混合物制成与实际待测样品形状及尺寸相同或相似的校正样品，所采用的方式为模具定型或切割或3D打印或其他先进的定型技术。

优选地，S5的具体过程如下：将所述校正样品在即将量测实际待测样品的磁性量测设备上进行校正量测过程，并记录所述磁性量测设备量测到的原始信号值，得到所述信号值与S4中所得到的磁矩值的比值关系。

更优选地，S5中，校正样品与实际待测样品在量测过程中的放置位置与摆放方式相同或相似，降低因相对位置差异所造成的量测结果误差。

更优选地，S6的具体过程如下：采用S5中的所述磁性量测设备量测实际待测样品，并通过S5中的比值关系将量测到的实际待测样品对应的信号值转换成实际待测样品的磁矩值。

更优选地，所述S4、S5和S6中实际待测样品形状为球形、圆盘形薄膜、方形薄膜、矩形薄膜、三角形薄膜、圆柱形、三角柱形、正方体、长方体或其他任意形状。

与现有技术相比，本发明利用没有磁矩异向性的磁性微粒，将其与定型辅料混合定型，制作成与实际待测样品形状及尺寸相同或相似的校正样品，并利用该校正样品对磁性量测设备进行校正，避免因实际待测样品与校正样品形状及尺寸不同造成的校正误差，很好的解决了无法符合实际量测样品大小形状以至于无法精确量测磁矩的缺陷。

附图说明

图1为椭圆形薄片的待测样品量测结果，其Y轴为单位重量的磁矩值，X轴为量测时施加的磁场值；

图2实际得到的各种形状样品与摆放位置方式的数据结果与平均值的误差；

图3为现有磁性设备的校正方法与本发明实施例提供的校正方法因形状不同在校正准确度方面的对比说明示意图。

图4为现有磁性设备的校正方法与本发明实施例提供的校正方法因摆放位置及尺寸不同在校正准确度方面的对比说明示意图。

具体实施方式

下面就结合具体的示例对本发明进行充分说明。

目前用来量测磁性材料基本物理参数的超导量子干涉磁强计或振动样品磁强计设备，以下以磁性量测设备作为统称。磁性量测设备在使用过程中存在单一标准校正样品与多种非标准化待测样品之间的误差问题。磁矩校正就是能够通过一个磁矩已知的磁性校正样品来校正磁性量测设备，为准确得知待测样品的磁矩值做好准备。

我们在实际量测中证实我们提到的误差影响，我们采用了S1与S2步骤制备了椭圆形薄片、长方形薄片与三角形薄片，用已经校正的超导量子干涉磁强计进行了磁滞回线的量测，并改变了实际待测样品的放置位置，我们共得到了六种不同条件的量测结果，图1为我们测得椭圆形薄片的待测样品量测结果，为了排除重量差异所造成的影响，我们将所有磁滞回线的磁矩量测数据除以实际待测物的实际重量，并将单位重量饱和磁化量的磁矩结果进行比较，由于是采用同一成分均匀混和的超顺磁纳米颗粒定型成各种的待测样品形状，排除了重量不同的影响，需得到相同单位重量的磁化量结果才正确，但我们实际得到的数据结果与平均值的误差如图2所示。从而分析出影响磁矩校正的因素主要跟校正样品和实际量测样品的形状差异以及位置变化有关系。

因此，从现有设备的磁矩量测结果可以得到以下结论：校正样品与实际待测样品形状及尺寸是否相同决定了校正的准确度，为了很好的解决上述问题，经过大量实验发现我们以磁性微粒均匀分散于高分子材料、水泥、石膏、黏土等非磁性介质中，选用其他任意形状，可以改善准确度的校正数据。具体的，本发明利用没有磁矩异向性的磁性微粒，将其与定型辅料混合，利用定型辅料能够定型为任意形状的特点，制作成与实际待测样品形状及尺寸相同或相似的校正样品，用该校正样品对磁性量测设备进行校正，再用磁性量测设备测量该特定形状和尺寸的实际待测样品，即可得到实际待测样品准确的磁矩值，避免因实际待测样品与校正样品形状及尺寸不同造成的校正误差。

鉴于此，本发明实施例提供了一种磁矩校正方法，包括以下步骤：S1：制作没有磁矩异向性的磁性微粒；S2：将S1所制作的磁性微粒均匀分散于非磁性介质中，制成校正样品混合物，所述校正样品混合物为能够形成任意形状的固体；S3：通过量测和计算得到所述校正样品混合物单位重量的磁矩值；S4：以所述校正样品混合物制作校正样品并量测其重量，计算所述校正样品的磁矩值；S5：利用校正样品对磁性量测设备所测量到的信号进行校正；S6：量测实际待测样品的磁矩值。

该磁矩校正的具体操作过程如下：

S1：制作没有磁矩异向性的磁性微粒，所述磁性微粒为固体粉状或液体状的顺磁或超顺磁纳米颗粒，这些磁性微粒内部的磁矩能够随时顺着外加磁场方向；

S2：将上述所制作的磁性微粒均匀分散于非磁性介质中，制成校正样品混合物，该校正样品混合物为能够形成任意形状的固体；该非磁性介质为具有定型作用的辅料，如高分子材料、水泥、石膏、黏土或其他可塑形材料等，本实施例优选使用高分子材料为例。

S3：将上述校正样品混合物制成标准球，该标准球与原始设备上所用的校正球尺寸形状一致或相近，在已经通过校正的磁性量测设备上量测出所述标准球对应的磁滞回线，由磁滞回线能够得知某一磁场下标准球的磁矩，本实施例优选用饱和磁化区间内的磁场所对应磁矩值为参考依据，再用磁矩除以所述标准球的重量，得到标准球在对应磁场中的单位重量的磁矩值。

S4：将上述校正样品混合物制成与实际待测样品形状及尺寸相同或相似的校正样品，并量测该校正样品的重量，用校正样品的重量乘以S3中得到的单位重量的磁矩值，得到对应磁场中校正样品的磁矩值。

需要说明的是，实际待测样品的形状可以为球形、圆盘形薄膜、方形薄膜、矩形薄膜、三角形薄膜、圆柱形、三角柱形、正方体、长方体或其他任意形状，具体为非微米级及以下厚度的薄膜，比如球形、长方体形或厚度为毫米级及以上的平板形。需要进一步说明的是，将校正样品混合物制成与实际待测样品形状及尺寸相同或相似的校正样品所采用的方式为模具定型或切割或3D打印或其他先进的定型技术。

S5：将上述校正样品在即将量测实际待测样品的磁性量测设备上进行校正量测过程，并记录所述磁性量测设备量测到的原始信号值，得到所述信号值与S4中所得到的磁矩值的比值关系。

S6：采用S5中的磁性量测设备量测实际待测样品，并通过S5中的比值关系将量测到的实际待测样品对应的信号值转换成实际待测样品的磁矩值。

现有磁性设备的校正方法与本发明实施例提供的校正方法在校正准确度方面的对比说明如图3所示，本发明提供的实施例很好的解决了无法符合实际量测样品大小形状以至于无法精确量测磁矩的缺陷。

本发明描述了优选实施例及其效果。但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种磁矩校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制作没有磁矩异向性的磁性微粒；

S2：将S1所制作的磁性微粒均匀分散于非磁性介质中，制成校正样品混合物，所述校正样品混合物为能够形成任意形状的固体；

S3：通过量测和计算得到所述校正样品混合物单位重量的磁矩值；

S4：以所述校正样品混合物制作各种形状的校正样品并量测其重量，计算所述校正样品的磁矩值；

S5：利用校正样品的磁矩值，对磁性量测设备的测量信号进行校正；

S6：量测实际待测样品的信号值，并将所述信号值透过校正结果转换成实际待测样品的磁矩值。

2.根据权利要求1所述的磁矩校正方法，其特征在于，S1中，所述磁性微粒为固体粉状或液体状的顺磁或超顺磁纳米颗粒，所述磁性微粒内部的磁矩能够随时顺着外加磁场方向。

3.根据权利要求1所述的磁矩校正方法，其特征在于，S2中，所述非磁性介质为非磁性材料的定型辅料。

4.根据权利要求3所述的磁矩校正方法，其特征在于，所述非磁性介质为高分子材料、水泥、石膏、黏土或其他可塑形材料。

5.根据权利要求1所述的磁矩校正方法，其特征在于，S3的具体过程如下：将所述校正样品混合物制成标准球，所述标准球与原始设备上所用的校正球尺寸形状一致或相近，在已经通过校正的磁性量测设备上量测出所述标准球对应的磁滞回线，由磁滞回线能够得知某一磁场下标准球的磁矩，选用饱和磁化区间内的磁场所对应磁矩值为参考依据，再用磁矩除以所述标准球的重量，得到标准球在对应磁场中的单位重量磁矩值。

6.根据权利要求1或5所述的磁矩校正方法，其特征在于，S4的具体过程如下：将所述校正样品混合物制成与实际待测样品形状及尺寸相同或相似的校正样品，并量测所述校正样品的重量，用校正样品的重量乘以S3中得到的单位重量的磁矩值，得到对应磁场中所述校正样品的磁矩值。

7.根据权利要求6所述的磁矩校正方法，其特征在于，S4中，将校正样品混合物制成与实际待测样品形状及尺寸相同或相似的校正样品，所采用的方式为模具定型或切割或3D打印或其他定型技术。

8.根据权利要求6所述的磁矩校正方法，其特征在于，S5的具体过程如下：将所述校正样品在即将量测实际待测样品的磁性量测设备上进行校正量测过程，并记录所述磁性量测设备量测到的原始信号值，得到所述信号值与S4中所得到的磁矩值的比值关系。

9.根据权利要求1所述的磁矩校正方法，其特征在于，S5中，所述校正样品与实际待测样品在量测过程中的放置位置与摆放方式相同或相似。

10.根据权利要求8所述的磁矩校正方法，其特征在于，S6的具体过程如下：采用S5中的所述磁性量测设备量测实际待测样品，并通过S5中的比值关系将量测到的实际待测样品对应的信号值转换成实际待测样品的磁矩值。

11.根据权利要求10所述的磁矩校正方法，其特征在于，所述S4、S5和S6中校正样品与实际待测样品形状均为球形、圆盘形薄膜、方形薄膜、矩形薄膜、三角形薄膜、圆柱形、三角柱形、正方体、长方体或其他任意形状。

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