Magnetometr wibracyjny

Urządzenie pomiarowe PPMS firmy Quantum Design wyposażone w magnetometr z wibrującą próbką znajdujące się w Instytucie Fizyki Molekularnej PAN w Poznaniu

Magnetometr wibracyjny (ang. Vibrating Sample Magnetometer (VSM)) – urządzenie pomiarowe, magnetometr, służące do badania właściwości magnetycznych danych substancji. Zasada działania oparta jest o zjawisko indukcji magnetycznej. Magnetometr mierzy namagnesowanie próbki, która drga w jednorodnym zewnętrznym polu magnetycznym.

Zasada działania

Zmienny w czasie strumień magnetyczny, wytwarzany przez wibrującą próbkę powoduje indukowanie się siły elektromotorycznej, proporcjonalnej do momentu magnetycznego próbki oraz do parametrów charakteryzujących jej ruch (amplituda i częstotliwość drgań). W ogólności wartość indukowanego napięcia w cewkach odbiorczych można zapisać w postaci równania:

$V=-2{\pi }fCMAsin(2{\pi }ft)$

gdzie:

$f$ – częstotliwość drgań próbki,

$A$ – amplituda drgań próbki,

$t$ – czas,

$M$ – namagnesowanie próbki,

$C$ – stała.

Czułość magnetometru wibracyjnego jest na poziomie 10⁻⁵ – 10⁻⁶emu. Zastosowanie SQUID pozwala zwiększyć czułość o rząd wielkości. Przeważnie próbka drga z częstotliwością kilku-kilkudziesięciu herców. Amplituda drgań jest na poziomie kilku-kilkudziesięciu milimetrów. Do wprawienia próbki w ruch używa się różnych rozwiązań, elementem wykonawczym (aktuatorem) może być:

• piezoelement,
• silnik elektryczny (obrotowy lub liniowy),
• głośnik (w starszych konstrukcjach).

Do wytworzenia zewnętrznego pola magnetycznego wykorzystuje się cewki indukcyjne (pole ok. 1.5T) lub elektromagnesy nadprzewodzące (pole do 14T).