居里温度测定实验报告南京大学.doc

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 PAGE II页 南 京 大 学 近代物理实验报告 12.6 钙钛矿锰氧化合物居里温度的测量 学 号: 111120230 姓 名: 朱瑛莺 2014年5月9日 ××大学本科毕业设计（论文） 第 PAGE \* MERGEFORMAT 10页 南京大学近代物理实验报告 摘 要 钙钛矿锰氧化合物在温度处于或高于居里温度时，原子的热运动能大于自旋交换作用能，原子磁矩有序排列不复存在，呈现顺磁性。本实验通过测量样品磁化强度随温度的变化并绘制曲线，得到材料的居里温度。 关键词：居里温度 钙钛矿锰氧化物 磁化强度 补偿线圈 南京大学近代物理实验报告 南京大学近代物理实验报告 第 PAGE \* MERGEFORMAT 1页 1 引言 1、磁性材料的自发磁化来自磁性电子间的交换作用。在磁性材料内部，交换作用总是力图使原子磁矩呈有序排列：平行取向或反平行取向。但是随着温度升高，原子热运动能量增大，逐步破坏磁性材料内部的原子磁矩的有序排列，当升高到一定温度时，热运动能和交换作用能量相等，原子磁矩的有序排列不复存在，强磁性消失，材料呈现顺磁性，此即居里温度。 不同材料的居里温度是不同的。材料居里温度的高低反映了材料内部磁性原子之间的直接交换作用、超交换作用、双交换作用。因此，深入研究和测定材料的居里温度有着重要意义。 居里温度的测量方法 （1）通过测定材料的饱和磁化强度和温度依赖性得到Ms—T曲线，从而得打Ms降为零时所对应的居里温度。这种方法适用于那些可以用来在变温条件下直接测量样品饱和磁化强度的装置，例如磁天平、振动样品磁强计以及SQUID等。图1示出了纯Ni的饱和磁化强度的度依赖性。由图可以确定Ni的居里温度。 图1 Ni的Ms—T曲线 图2 镍锌铁氧体的μi —T曲线 （2）通过测定材料在弱磁场下的初始磁导率μi 的温度依赖性，利用霍普金森效应，确定居里温度。霍普金森效应指的是一些软磁材料的初始磁导率在居里点附近，由于磁晶各向异性常数K1 随温度升高而趋于零的速度远快于饱和磁化强度随温度的变化，而初始磁导率μi∝Ms2/K1，因此在局里温度附近，μi 会显示一最大值，随后快速趋于零的现象。 图2示出了不同成分的镍锌铁氧体的初始磁导率随温度的变化，这些材料的霍普金森效应十分明显。由图也可以确定各样品的居里温度。 （3）通过测量其他磁学量（如磁致伸缩系数等）的温度依赖性求得居里温度。 （4）通过测定一些非磁学量如比热、电阻温度系数、热电势等随温度的变化，随后根据这些非磁学量在居里温度附近的反常转折点来确定居里温度。 2、钙钛矿锰氧化物 钙钛矿锰氧化物指的是成分为(R是二价稀土金属离子， QUOTE \* MERGEFORMAT A为一价碱土金属离子)的一大类具有 QUOTE \* MERGEFORMAT ABO3型钙钛矿结构的锰氧化物。理想的 QUOTE \* MERGEFORMAT  QUOTE \* MERGEFORMAT ABO3型( QUOTE \* MERGEFORMAT A为稀土或碱土金属离子， QUOTE \* MERGEFORMAT B为 QUOTE \* MERGEFORMAT Mn离子。钙钛矿具有空间群为立方结构，如以稀土离子A QUOTE \* MERGEFORMAT 作为立方晶格的顶点，则 QUOTE \* MERGEFORMAT  QUOTE \* MERGEFORMAT Mn离子和 QUOTE \* MERGEFORMAT 离B子分别处在体心和面心的位置，同时， QUOTE \* MERGEFORMAT Mn离子又位于六个氧离子组成的 QUOTE \* MERGEFORMAT MnO6八面体的重心，如图1(