《磁性分析》是“中国分析测试技术丛书”的一个分册。
《磁性分析》是一本系统介绍现代磁性分析技术及其在前沿领域应用的专业图书。全书共分7章,包括磁性分析技术与设备概述、磁学基础与磁性材料的分类、直流和交流磁场的磁性分析技术原理、常用磁性测试设备(振动样品磁强计、提拉样品磁强计、超导量子干涉仪、磁圆二色谱仪、磁光克尔效应测量仪、磁转矩测量仪)、磁性分析的典型应用(磁致伸缩效应、磁制冷效应、磁致电阻效应)、前沿研究领域的磁性分析(磁性液体、分子纳米磁体、二维磁体、自旋转变材料、磁造影成像材料、超导材料)、通用磁性测试设备的校准与维护等。
本书可为磁性材料的研发及其相关分析技术的发展提供借鉴,适合从事化学工程与技术、材料科学与工程、凝聚态物理、纳米科学与技术等相关领域的科技工作者及研究生和高年级本科生阅读与参考。
刘涛 教授、博士生导师,大连理工大学化工学院院长。兼任中国化工教育协会副会长,Smart Molecules副主编,《无机化学学报》《结构化学》、Science Bulletin等青年编委。入选教育部“长江学者奖励计划”青年学者、国家“万人计划”青年拔尖人才。主要研究领域为“光响应磁性分子材料与器件”。主持国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目、杰出青年基金、优秀青年基金、国家重大研究计划培育项目、面上项目等十余项,在Nat. Chem.、J. Am. Chem. Soc.、Nat. Commun.等期刊发表论文100余篇。获2020年度辽宁省自然科学一等奖和2023年度中国分析测试协会科学技术一等奖等。
乔祎 高级工程师,北京科技大学新金属材料全国重点实验室结构与性能表征平台副主任,CMA资质认定国家主任评审员,全国微束分析标准化技术委员会委员,ISO国际标准专家组专家,中国分析测试协会高校分析测试分会常委,全国FIB(聚焦离子束)专业委员会副会长。长期从事材料的磁学特性表征及其机理性研究和微观组织结构表征等工作,参加国家重点研发计划、国家“973”计划、国家自然科学基金等课题十余项。获冶金科学技术奖三等奖1项和教育部二等奖1项,主持《物性测量系统方法通则 第1部分:直流磁性测试》等多项标准的制定。
孟银杉 研究员、博士生导师,大连理工大学科技创新研究院副院长。兼任Inorg. Chem. Front.、Chin. Chem. Lett.、Chem. Res. Chin. Univ.等青年编委。主要研究领域为配位化学与分子磁性。主持国家自然科学基金优秀青年基金、面上项目等,在Nat. Chem.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表论文90余篇。获2022年度中国化学会菁青化学新锐奖和2023年度中国分析测试协会科学技术一等奖等。
第一章 绪论 001~024
第一节 磁性分析发展简史 002
第二节 磁性分析技术概述 006
一、概述 006
二、磁-电效应 007
三、磁-光效应 009
四、磁-力效应 011
五、磁-磁效应 013
六、磁场测量与磁传感器 014
第三节 磁性分析设备概述 015
第四节 磁性分析前沿展望 020
参考文献 021
第二章 磁性分析基础 025~048
第一节 磁学基础 026
一、磁学的基本量 026
二、磁性基本现象 027
第二节 磁性材料的分类 028
第三节 磁性分析常见术语与定义 030
第四节 磁学单位制与换算 041
一、电磁学的单位制 041
二、磁场强度的单位换算 042
三、与磁矩相关的单位换算 043
参考文献 047
第三章 磁性分析技术原理 049~076
第一节 直流磁场中的静态磁性分析 050
一、静态磁性 050
二、静态磁性的典型表征曲线与磁性参数 050
第二节 静态磁性分析技术 055
一、概述 055
二、静态磁性的闭路测量分析技术 056
三、静态磁性的开路测量分析技术 061
第三节 交流磁场中的动态磁性分析 062
一、动态磁性 062
二、动态磁性的典型表征曲线与磁性参数 062
第四节 动态磁性分析技术 065
一、概述 065
二、环形软磁的动态磁性分析 066
三、电工钢片的动态磁性分析 068
参考文献 074
第四章 常用磁性测试设备 077~132
第一节 振动样品磁强计 078
一、工作原理 078
二、系统组成 082
三、测试样品的制备 084
四、典型样品的VSM测量曲线与数据分析 085
五、退磁场修正 090
六、国产BKT-4X00系列振动样品磁强计简介 090
第二节 提拉样品磁强计 091
一、测量原理 091
二、仪器结构 092
三、注意事项 093
第三节 超导量子干涉仪 094
一、工作原理 094
二、系统组成 095
三、测量选项 095
第四节 磁圆二色谱仪 100
一、法拉第磁致旋光效应 101
二、麦克斯韦磁致旋光效应 101
三、磁致旋光效应 104
四、磁圆二色性效应 105
五、磁圆二色性 106
六、磁圆二色谱仪测量原理 107
七、磁圆二色谱仪测量系统 110
八、研究实例 111
第五节 磁光克尔效应测量仪 114
一、磁光克尔效应 114
二、磁光克尔系统 118
三、应用实例 121
第六节 磁转矩测量仪 124
一、磁各向异性效应 124
二、磁转矩测量仪测量原理 124
三、转矩测量原理 126
四、磁转矩测量仪结构 127
五、国产BKT-610材料磁转矩测量仪简介 127
参考文献 129
第五章 磁性分析的典型应用 133~190
第一节 磁致伸缩分析 134
一、磁致伸缩效应 134
二、磁致伸缩应变测量 135
三、光学法测量磁致伸缩应变 135
四、电阻应变片法测量磁致伸缩应变 140
五、电涡流传感器法测量磁致伸缩应变 145
六、电容法测量磁致伸缩应变 152
第二节 磁制冷效应分析 155
一、磁热效应及常见的磁制冷循环 155
二、磁热效应的热力学描述 157
三、磁热性能测试 160
第三节 磁致电阻效应分析 162
一、正常磁电阻效应 163
二、各向异性磁电阻效应 167
三、巨磁电阻效应 171
四、隧穿磁电阻效应 177
参考文献 184
第六章 前沿研究领域的磁性分析 191~266
第一节 磁性液体的分析 192
一、磁性液体 192
二、磁性液体的磁化 194
三、磁化强度的测量方法 197
四、磁性颗粒的磁化强度测量 201
五、磁性液体的磁化强度测量 203
第二节 分子纳米磁体的分析 205
一、概述 205
二、单分子磁体 206
三、单离子磁体 207
四、单链磁体 208
五、分子纳米磁体的表征 208
第三节 二维磁体的分析 213
一、概述 213
二、二维磁体的表征 216
第四节 自旋转变材料的分析 224
一、概述 224
二、自旋转变材料常用的表征方法 228
第五节 磁造影成像材料的分析 236
一、概述 236
二、磁造影材料的分析 239
第六节 超导材料的磁性分析 245
一、概述 245
二、超导体磁性测量方法 250
三、特征参数分析 251
参考文献 257
第七章 通用磁性测试设备的校准与维护 267~284
第一节 振动样品磁强计的校准与维护 268
一、VSM标样 268
二、VSM磁矩测量校准步骤 268
三、VSM磁场及温度测量校准步骤 269
四、提高振动样品磁强计灵敏度的措施 269
五、振动样品磁强计的维护 270
第二节 磁致伸缩磁性测量仪的校准与维护 271
第三节 综合物性测量系统的校准与维护 272
一、ACMS直流磁化强度测量的校准 273
二、交流磁化率测量的校准 275
第四节 超导量子干涉仪的校准与维护 279
一、超导量子干涉仪的校准 279
二、超导量子干涉仪的维护 281
参考文献 283
索引 285~287