振动样品磁强计(VSM)问世已经有几十年的历史, 由于具有较高的灵敏度,目前已广泛应用于包括永磁材料、软磁材料、磁记录材料、弱磁材料在内的很多磁性测量领域,测量的范围涵盖了直流磁性能的全部参数以及磁滞回线、磁化强度-温度曲线等,用途广泛。VSM测量的优势是对样品的形状不做严格要求,各种闭路方法无法测量的样品形状,只要进行适当的自退磁场修正,都能够有效测得样品的磁特性。振动样品磁强计是目前最为常见的磁性测量仪器之一。
虽然振动样品磁强计已经在世界范围内得到了广泛的应用,但由于该仪器的开磁路特点,且从未在世界范围内做过量值复现性的试验,因此相关的国际IEC标准仍是空白,目前世界上仅有美国ASTM A0984[2]标准采用了振动样品磁强计测量方法,且测量对象仅限定为非金属磁体的饱和磁化强度。为建立相关的IEC标准,IECTC68(磁合金与磁钢委员会)第二工作组于2007年11月至2010年10月期间首次组织进行了世界范围内的振动样品磁强计磁性测量国际比对。目前振动样品磁强计广为采用的校准方法是使用纯Ni标准样品球[3],这次国际比对的技术目的是考察使用这一校准方法的振动样品磁强计,其磁性测量结果的复现性。从而在IEC TC68会议上提出技术报告,进而产生相关的IEC标准。在国际比对项目中,中国计量科学研究院作为多边比对的一方参加比对,并取得非常好的结果。
主要内容:
对以下磁体的相关磁性能进行常温测量:
- 各向异性永磁铁氧体球;2.各向同性永磁铁氧体球;3.两种类型的磁性薄膜
要求测量参数:
永磁铁氧体球
磁场800 kA/m下的磁极化强度J800;;剩磁 Jr;矫顽力HcB和HcJ; 最大磁能积(BH)max
磁性薄膜
磁场400 kA/m下的磁极化强度J400;剩磁 Jr;方形度S = mr/ m400; 矫顽力HcJ
国际比对参加实验室
比对参加单位 |
英文缩写 |
单位性质 |
意大利国家计量院 |
INRIM |
国家计量院 |
德国物理技术研究院 |
PTB |
国家计量院 |
英国国家物理实验室 |
NPL |
国家计量院 |
中国计量科学研究院 |
NIM |
国家计量院 |
美国标准技术研究院 |
NIST |
国家计量院 |
韩国汉南大学物理系 |
HANNAM |
大学 |
维也纳技术大学固体物理研究所 |
TU Wien |
大学 |
中国计量学院(杭州)材料学院 |
NQTM |
大学 |
罗马尼亚电子工程开发与研究院 |
ICPE |
研究院 |
意大利电子和磁性材料研究院 |
IMEM-CNR |
研究院 |
以下分别显示了我国参加各向异性永磁铁氧体样品比对的各参数比对结果,柱状高度代表各实验室测量结果与国际加权平均值的百分比相对标准偏差。加权国际平均值,平均值的不确定度,各实验室所测结果的不确定度范围以及其他更多的比对结果信息可参阅文献[4]。图例中NIM代表中国计量科学研究院,横坐标中用圆圈标出。
图1 各向异性永磁铁氧体样品比对结果(NIM代表中国计量科学研究院)
(a)HcB,(b)HcJ,(c)Jr,(d)(BH)max
各向异性永磁铁氧体球样品比对结果显示,各实验室所测4项磁性测量结果与国际均值的典型偏差(1σ)位于2%以内。中国计量科学研究院的测量结果与国际均值的差别(1σ)分别好于:Jr:0. 2%、HcB:0. 2%、HcJ:0. 3%、(BH)max:0. 5%,明显优于国际比对的典型偏差。
此外,中国计量科学研究院还参加了磁性薄膜样品的比对测量。该样品的比对,各实验室所测5项磁性测量结果与国际均值的典型偏差(1σ)位于2.5%以内。中国计量科学研究院的测量结果与国际均值的差别分别好于:m400:1.5%、mr:1. 1%、S:0. 1%、HcJ:1.8%[4],均位于国际比对的典型偏差范围之内。