实验报告(2).doc

铁磁共振 童力pb05320381 实验目的: 学习使用传输式谐振腔法研究铁磁共振现象，测量YIG小球（多晶）的共振线宽和g因子。 实验原理： 当外加稳恒磁场B时，铁氧体对微波的吸收剧烈变化，在处吸收最强烈，成为共振吸收，此现象极为铁磁共振。这里为微波磁场的角频率，为铁磁物质的磁旋比。 铁磁共振试验通常采用谐振腔法，该法灵敏度高，但测量频率较窄。本试验用传输式谐振腔，其传输系数与样品共振吸收的关系简单，便于计算，但难以用抵消法提高灵敏度。 将铁氧小球置于谐振腔微波磁场的最大处，使其处于相互垂直的稳恒磁场B和微波磁场Hm中，保持微波发生器输出功率恒定，调节谐振腔或微波发生器，使谐振腔的频率与微波磁场的频率相等，当改变B的大小时，由于铁磁共振，在谐振腔始终调谐时，在输入功率不变的情况下，输出功率为： （为腔的品质因数）。因而的变化可通过的变化来测量。然后通过P-B曲线可得。 必须注意的是，当B改变时，磁导率的变化会引起谐振腔谐振频率的变化（频散效应），故实验时，每改变一次B都要调节谐振腔（或微波发生器频率），使它与输入微波磁场的频率调谐，以满足上式的关系，这种测量称逐点调谐，可以获得真实的共振吸收曲线，如图2.3.2-5，此时，对应于B1、B2的输出功率为 式中P0、Pr、和P1/2分别是远离共振点、共振点和共振幅度半高处对应的输出功率。因此根据测得曲线，计算出P1/2，即能确定出。 试验时直接测量的不是功率，而是检波电流I。 实验内容: 1. 调节微波发生器，使谐振腔与发生器输出微波信号调谐，利用仪器的波长表测出谐振频率f。 2. 用非逐点调谐测出检波电流I，和励磁电流得到B，作I-B曲线，计算g因子。 3. 用示波器观察共振图象。 1. 数据处理： 1. 测出谐振频率f: a)测量数据: L/mm 3.490 3.488 3.487 3.485 3.485 3.488 b) 计算: 求平均值 3.486mm，查波长表可得 谐振频率为f=8891MHz 2. 用非逐点调谐作I-B曲线，计算g因子: a) 测量数据: 励磁电流／A 磁场（升）/mT 检波电流升／uA 励磁电流／A 磁场（降）/mT 检波电流降／uA 0.00 2.1 55.0 0.00 4.0 54.5 0.05 12.5 55.0 0.05 19.9 54.5 0.10 20.0 55.0 0.10 29.0 54.5 0.15 30.0 55.0 0.15 37.0 54.5 0.20 39.9 55.0 0.20 44.0 54.5 0.26 48.0 55.5 0.25 53.0 54.5 0.30 57.0 55.5 0.29 61.0 55.0 0.35 62.0 56.0 0.35 71.0 55.0 0.40 71.0 56.5 0.39 80.0 55.0 0.45 80.0 57.0 0.45 86.0 56.0 0.50 88.0 56.5 0.49 95.0 56.0 0.56 98.0 57.0 0.55 102.0 56.0 0.60 104.0 57.0 0.58 109.0 56.0 0.65 113.0 57.0 0.65 120.0 56.0 0.70 121.0 57.5 0.70 130.0 56.0 0.75 130.0 57.0 0.75 139.0 56.0 0.80 139.0 57.0 0.78 142.0 56.0 0.85 146.0 56.5 0.85 157.0 55.0 0.90 155.0 57.0 0.90 161.0 55.0 0.95 161.0 57.0 0.95 170.0 55.5 1.01 172.0 56.0 1.00 180.0 54.0 1.05 179.5 56.0 1.05 189.0 54.0 1.10 188.0 55.0 1.09 197.0 53.5 1.15 196.0 54.0 1.14 200.0 54.0 1.20 202.0 54.0 1.20 210.0 53.0 1.25 211.0 54.0 1.25 219.9 53.0 1.30 220.0 53.0 1.30 228.0 51.5 1.35 228.0 53.0 1.35 238.0 51.0 1.40 237.0 51.5 1.40 242.0 50.0 1.45 242.0 51.0 1.44 251.0 49.0 1.50 251.0 49.0 1.50 260.0 46.0 1.55 260.0 47.0 1.55 268.0 43.5 1.60 269.0 44.0 1.60 278.0 40.0 1.61 271.0 43.5 1.61 279.0 39.5 1.62 273.0 42.5 1.62 280.0 38.0 1.63 275.0 41.0 1.64 281.0 37.0 1.64 277.0 40.0 1.65 282.0 34.0 1.65 278.0 39.5 1.66 284.0 31.5 1.66 279.0 39.0 1.67 286.0 30.0 1.67 280.0 37.0 1.68 288.0 28.0 1.68 281.0 35.0 1.69 289.0 26.5 1.69 281.5 33.5 1.70 290.0 24.5 1.70 282.0 31.5 1.71 292.0 23.5 1.71 284.0 30.0 1.72 294.0 21.0 1.72 286.0 28.5 1.73 296.0 20.0 1.73 288.0 27.0 1.74 298.0 18.0 1.74 290.0 25.0 1.75 300.0 17.0 1.75 291.0 23.0 1.76 302.0 16.0 1.76 293.0 21.0 1.77 304.0 16.0 1.77 295.0 19.5 1.78 306.0 16.5 1.78 297.0 18.0 1.79 308.0 17.5 1.79 299.0 17.0 1.80 310.0 19.5 1.80 300.0 16.5 1.82 314.0 20.5 1.82 304.0 17.5 1.83 316.0 23.0 1.83 306.0 19.0 1.84 318.0 27.0 1.84 307.0 20.5 1.85 319.0 29.5 1.85 308.9 22.0 1.86 321.0 34.0 1.86 311.0 27.0 1.87 323.0 37.0 1.87 313.0 31.0 1.88 325.0 38.0 1.88 315.0 33.5 1.89 327.0 43.0 1.89 317.0 36.0 1.90 329.0 45.0 1.90 318.0 39.0 1.95 338.0 52.0 1.91 319.0 40.5 1.99 340.0 55.0 1.92 320.0 43.5 2.05 351.0 56.5 1.93 321.0 45.0 2.10 360.0 57.5 1.94 321.5 47.0 2.15 369.0 58.0 1.95 322.0 49.0 2.19 376.0 59.0 2.00 331.0 55.5 2.25 381.0 59.0 2.05 340.0 59.5 2.30 390.0 59.0 2.10 349.0 62.5 2.35 399.9 59.0 2.15 359.0 63.0 2.40 403.0 58.4 2.20 362.0 64.0 2.45 412.0 59.0 2.25 371.0 64.0 2.50 420.0 58.5 2.30 380.0 64.5 2.55 424.0 59.0 2.35 389.0 65.0 2.60 433.0 58.5 2.40 398.0 64.5 2.46 403.0 64.0 2.50 410.0 64.5 2.55 419.0 64.5 2.60 421.0 64.5 b) 电流由小变大时的I-B曲线如下: I-B曲线(上升) 利用公式: 其中 =(两个数据由测量数据得出) =16.5uA（由图读出） 计算可得, =26.0uA 由图可知:△B=(310.9-287.5)mT=23.4 mT 由公式,可得， 代入数据得 c)电流由大变小时的I-B曲线如下： I-B曲线(下降) 利用公式: 其中 =(两个数据由测量数据得出) =16.1uA 计算可得, =25.5uA 由图可知: 由公式,可得， 代入数据得 d)计算: 对上述两中情况的结果求平均得 3． 用示波器观察共振图象 共振图像 2. 误差分析： 1.本实验主要误差在于读微安表的示数,属主观误差,应尽量避免 2.在作图求解和时由于读数导致的误差,也属主观误差,应尽量避免 3.由仪器的自身精度和灵敏度也会导致部分误差,属客观误差 3.思考题： （1）用传输式谐振腔测时,要保证哪些实验条？ 答：保持谐振腔的输入微波功率和发生器输出信号频率不变，此外，适当调节精密衰减器，使晶体检波器输入的微波信号不会太大，保证检波器工作在平方律范围内，样品很小,且磁导率的变化引起系统参量的变化不大。 （2）使谐振腔与微波信号调谐时,磁铁应置于是系统处于共振还是远离共振的位置? 答：应当远离,这样调节可调谐振腔才可以使得谐振变化更加明显。 （3）本实验所用谐振腔内可以把样品放置于任意位置吗? 答：不能，应使其处于相互垂直的稳恒磁场B和微波磁场Hm中。 （4）能否从实测结果曲线中，取曲线高度一半处对应的磁场差作为？为什么？ 答：不可以.因为在实验时,通常不会采用逐点调谐的方法,而采用非逐点调谐， 所以曲线高度一半并非我们想要的数据.应当进行修正,修正后的公式为: 。