微波段铁磁共振各向异性自动测量仪的制作方法

本发明属于物理测量装置，具体涉及一种微波段铁磁共振各向异性自动测量仪。

背景技术：

1、由于磁晶各向异性的存在，晶体沿不同晶轴方向上的磁化性质以及其磁化强度随磁场的变化等都有明显差别。因此，对各向异性的测量就显得特别重要。铁磁共振法就是获取磁晶各向异性以及磁驰豫等信息的有效手段，该测量方法在磁学乃至固体物理学中都占有重要地位。而传统的铁磁共振测量磁晶各向异性方法，需要手动旋转、记录样品角度，手动改变样品在每个角度下的磁感应强度，并利用晶体检波器人工寻找、识别共振信号与共振线宽，工作量庞大。本发明利用了步进电机以及多种传感器，并以控制及测量模块作为中枢，使整个测量过程实现了自动化，大幅提升了测量效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自动化的、功能全面的微波段铁磁共振各向异性自动测量仪。

2、本发明提供的微波段铁磁共振各向异性自动测量仪，包括：磁铁、霍尔传感器、线圈、直流电源、微波信号源、隔离器、环形器、晶体检波器、矩形谐振腔、可变短路器、步进电机、角度传感器、样品腔、控制及测量模块；其中：

3、所述微波信号源、隔离器、环形器、矩形谐振腔、可变短路器依次连接，晶体检波器连接至环形器侧面端口，矩形谐振腔内的正中位置探入样品腔与霍尔传感器，并使其位于磁铁两磁极间隙的中央，线圈由直流电源供电，且产生磁场的方向与磁铁两磁极间的磁场一致，由霍尔传感器将磁感应强度的大小转换为电信号并传输至控制及测量模块；

4、所述磁铁，为矩形谐振腔提供一个恒定磁场；

5、所述直流电源，为线圈供电，其电流大小由控制及测量模块控制，用于在磁铁提供的恒定磁场上叠加一可控磁场；

6、所述微波信号源，发射固定频率的微波，作用于样品腔中的样品，使样品的电子自旋磁矩发生磁能级间的共振跃迁；

7、所述隔离器，用于隔离微波源与反射波；

8、所述环形器，使微波沿指定方向定向传输；

9、所述晶体检波器，用于将微波强弱转变为电信号，并传输至控制及测量模块；

10、所述矩形谐振腔，由一段矩形波导一端用带有一小孔的金属片封闭而成，另一端与可变短路器相连接，且中间开孔可使样品腔探入；

11、所述可变短路器，用于调节短路面的位置，使微波在矩形谐振腔的金属片与可变短路器的短路面间形成驻波；

12、所述步进电机与角度传感器及样品腔同轴，并由控制及测量模块控制转动；

13、所述角度传感器，用于探测步进电机及样品腔的角度，并将角度信号传输至控制及测量模块；

14、所述样品腔，其头部为一空腔，用于放置样品，并探入至矩形谐振腔中；

15、所述控制及测量模块，用于控制线圈电流大小以改变磁感应强度，控制步进电机以改变样品腔及样品的角度，并读取霍尔传感器的磁感应强度信号、晶体检波器的微波强弱信号、角度传感器的角度信号，以测量样品在不同角度下的共振信号、共振线宽，并自动识别共振点及自动描绘样品的各向异性曲线。

16、所述控制及测量模块，包含显示屏或计算机接口及相应的软件（均为常规算法软件），可将测量数据及测量曲线展现在显示屏上或传输至计算机。

17、本发明提供的微波段铁磁共振各向异性自动测量仪，操作控制流程如下；

18、（1）先将待测样品装入样品腔，把样品腔探入矩形谐振腔，调节可变短路器使微波在矩形谐振腔的金属片与可变短路器的短路面间形成驻波；

19、（2）在控制及测量模块中设置待测的角度范围和角度分辨率，启动步进电机，开始带动角度传感器与样品腔旋转，通过角度传感器的信号识别到待测角度范围的起始点时停止旋转；

20、（3）控制及测量模块控制线圈中的电流从零开始增大，同步读取霍尔传感器的磁感应强度信号和晶体检波器的微波强弱信号，并自动识别该角度下待测样品的共振点；

21、（4）然后根据所设置的角度分辨率，自动旋转待测样品至下一个角度；重复上述步骤（3）的自动测量过程及共振点的识别，直至待测样品被旋转至待测角度范围的结束点；

22、（5）最后，控制及测量模块利用所测得的角度及共振点数据，自动描绘出待测样品的各向异性曲线。

23、本发明自动测量仪可自动化测量样品的铁磁共振各向异性效应，大幅提升测量效率，是探究磁晶等物质宏观性能和微观结构的高效设备。

技术特征：

1.一种微波段铁磁共振各向异性自动测量仪，其特征在于，包括：磁铁、霍尔传感器、线圈、直流电源、微波信号源、隔离器、环形器、晶体检波器、矩形谐振腔、可变短路器、步进电机、角度传感器、样品腔、控制及测量模块；其中：

2.根据权利要求1所述的微波段铁磁共振各向异性自动测量仪，其特征在于，所述控制及测量模块，还包含显示屏或计算机接口及相应的软件，将测量数据及测量曲线展现在显示屏上或传输至计算机。

3.根据权利要求2所述的微波段铁磁共振各向异性自动测量仪，其特征在于，操控流程如下；

技术总结
本发明属于物理测量装置技术领域，具体为微波段铁磁共振各向异性自动测量仪。本自动测量仪包括：磁铁、霍尔传感器、线圈、直流电源、微波信号源、隔离器、环形器、晶体检波器、矩形谐振腔、可变短路器、步进电机、角度传感器、样品腔、控制及测量模块；控制及测量模块控制线圈电流大小以改变磁感应强度，控制步进电机以改变样品腔及样品的角度，并读取霍尔传感器的磁感应强度信号、晶体检波器的微波强弱信号、角度传感器的角度信号，以测量样品在不同角度下的共振信号、共振线宽，并识别共振点及描绘样品的各向异性曲线；还包括相关接口，将测量数据及测量曲线展现在显示屏上。本发明可自动化测量样品的铁磁共振各向异性效应，大幅提升测量效率。

技术研发人员：郑源明,时晨,肖飒,王导博,王振宇,罗双芹
受保护的技术使用者：上海复旦天欣科教仪器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15