高斯计

瑞士 Metrolab 公司是精密磁力计的全球市场领导者，在过去的 30 年中，已经赢得了大型物理实验室和磁共振成像的所有领先厂商的信赖。磁共振磁强计已经成为世界各地的物理学家，工程师和技术人员日常工具。最常见的应用包括研究，磁体的制造和测试，标准和校准。THM1176 高斯计系列- 完整系列的三维传感器产品- 磁场强度范围从 1nT 到 14T- 精度：各型号精度不同，任意方向精度为±1%- 即插即用 USB 接口- 先进软件，具备频谱分析功能[img=,690,397]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/06/201706141539_01_3241727_3.jpg[/img]磁共振图像 MRI 产品磁场检测核磁共振高斯计 PT2026核磁共振 (NMR) 是测量磁场的最精确的技术，而且PT2026 是目前市场上精度最高的核磁共振高斯计[table][tr][td][b]型号[/b][/td][td][b]PT2026[/b][/td][/tr][tr][td=2,1][b][color=#333333]测量参数[/color][/b][/td][/tr][tr][td][color=#333333]频率范围[/color][/td][td][color=#333333]1MHz - 1GHz[/color][/td][/tr][tr][td][color=#333333]分辨率[/color][/td][td][color=#333333]± 0.1 Hz ([/color][color=#333333]稳定磁场，低梯度，无均分[/color][color=#333333])[/color][/td][/tr][tr][td][color=#333333]精度[/color][/td][td][color=#333333]± 5 ppm[/color][color=#333333]，不受温度影响[/color][/td][/tr][tr][td][color=#333333]最大梯度[/color][/td][td][color=#333333]1000ppm/cm[/color][/td][/tr][tr][td][color=#333333]测量速率[/color][/td][td][color=#333333]高达[/color][color=#333333]33Hz[/color][/td][/tr][tr][td][color=#333333]触发模式[/color][/td][td][color=#333333]立即触发、定时触发、总线触发、外部触发[/color][/td][/tr][tr][td=2,1] [b][color=#333333]探头[/color][/b][/td][/tr][tr][td][color=#333333] [/color][color=#333333] [/color][color=#333333]量程[/color][/td][td][color=#333333]0.19 - 0.52T (Φ 4mm[/color][color=#333333]质子探头[/color][color=#333333])[/color][color=#333333]0.42 - 1.29T (Φ 3mm[/color][color=#333333]质子探头[/color][color=#333333])[/color][color=#333333]1.13 - 3.52T (Φ 3mm[/color][color=#333333]质子探头[/color][color=#333333])[/color][color=#333333]3.29 - 10.57T (Φ 3mm[/color][color=#333333]质子探头[/color][color=#333333])[/color][color=#333333]8.00 - 22.8T (Φ 3mm[/color][color=#333333]氘探头[/color][color=#333333])[/color][color=#333333]可根据用户需求定制探头量程[/color][/td][/tr][/table] 1. 高质量的磁共振图像 MRI 需要非常均匀的磁场环境。2. 新 MRI 磁体的研发需要快速可靠的磁场测量系统来检测，以便制造出合格的产品。高斯计能快速方便地测量和映射磁场。3. MRI 磁体生产时技术人员需通过快速、精确、稳定的测量工具检测现场的磁场，避免各种干扰。MFC 产品可以解决 MRI 生产中所有的磁场测量，是全球 MRI 磁体制造商的标准测量设备。4. MRI 安装时需对磁体自身和周围环境进行磁场补偿[color=#333333]北京华贺技术有限公司，现为负责瑞士Metrolab公司高斯计产品中国区的市场、销售、售后支持。qq: 1518902040[/color]

2016国产磁测量好仪器系列之五：磁场测量扫描成像系统F-30原创：李响、杨文振、薜立强、冀石磊、郑文京 工程师，北京翠海佳诚磁电科技有限责任公司推荐：陆俊 工程师，中科院物理所磁学室2016年10月28日一句话推荐理由：国产半导体器件的骄傲之作应用在中强磁场测量上的好仪器。一、引言 磁场无形，但又无处不在，无时无刻不在直接或间接的影响着我们的生活，比如地磁、磁卡、电机、变压充电器、电磁炉、微波炉、手机、磁盘、钞票、耳麦、磁悬浮列车、核磁共振成像仪这些让我们每天都在和各种各样的磁场打交道，然而对于磁场如何衡量，如何产生如何测量恐怕较少有人去关注，简单概括几点：一是磁场的单位，常用的单位是奥斯特，国际单位安每米比较小(1 Oe ~ 79.6 A/m)，注意严格来讲不要将单位表达成高斯或特斯拉这两个磁感应强度单位，因为磁场强度和磁感应强度概念上完全不同，尽管二者可根据(经常以空气或真空的)磁导率相互变换，即1奥斯特磁场在真空或空气中诱导的磁感应强度为1高斯或万分之一特斯拉。二是磁场的产生，首先地球是跟我们关系最密切的磁场源，地表磁场大约为0.5奥斯特，随纬度升高有缓慢增强趋势；其次是为了产生变化磁场，可以通过永磁体机械组装的方式，也可以使用线圈中通过电流的方式，根据线圈材料或结构的不同可以形成不同类型的通电线圈磁场源，比如超导线圈在不消耗能量情况下维持100kOe以上的磁场，高强度导电材料及结构制成的1MOe以上的脉冲强磁场；还有一种和磁场产生相反，要尽可能减少磁场，以防止地球磁场或其他干扰磁场对精密传感器造成不利影响，破坏极端条件探索、精密标定测量等任务，这时要用到消磁措施，可以使用主动电流对消与被动屏蔽两种方法，综合利用消磁技术，我们可以获得比地磁场弱10个数量级的洁净磁场环境。三是磁场的测量，相比产生技术方法，磁场测量要复杂得多，其类型有电磁感应、霍尔、磁阻、磁电、磁光、磁致伸缩、磁共振及非线性磁效应等基本原理，其中值得一提的几个包括最通用且测量范围最广的感应线圈磁探测器、前沿科学探索中常用的超导量子干涉仪(SQUID)、地磁或空间磁场探测中常用的磁通门或原子光泵磁力仪、智能手机里植入的各向异性磁阻AMR芯片、磁场计量常用的核磁共振磁力仪以及跟电磁相关的生产及科研任务中常见的中等强度磁场(地磁场上下四个数量级之间)测量上最常见最常用的霍尔磁场计。以上关于磁场的量级、产生与测量方法比较汇总于图1，在中等磁场强度测量应用最广泛的为霍尔传感器，虽然它没有核磁共振磁力仪ppm级的高精度，但它同时具备足够的精密度(通常约千分之一)、高空间分辨、高线性度、单一传感器宽测量范围、成本又相对较低等明显优势，因而市面上高斯计、特斯拉计等中等强度磁场测量仪绝大多数基于霍尔传感器，本文介绍的磁测量产品也基于霍尔磁场计，在前述磁相关的器件及应用产品的质量控制、监护与升级过程中扮演着不可缺少的角色。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611101944_616260_0_3.png图1 磁场的量级、不同产生与测量方法比较概览图二、背景中科院半导体所从20世纪80年代始研究高迁移率砷化镓(GaAs)霍尔器件，后来经过两代人的薪火传承克服半导体材料制备、内置温度补偿器件设计与测量数字化采样及软件优化上的技术难题逐渐发展成熟，最终落地北京翠海公司，形成CH-1800，CH3600等被用户认可的高斯计产品。近些年为了配合电磁制造业质量提升的业界需求，为电机磁体、核磁共振磁体空间均匀性、多级磁体分布提供系统的测量方案，翠海公司在高斯计的基础上增加无磁运动机构和软件集成，开发出F-30磁场测量扫描成像仪，照片如图2所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611101944_616259_0_3.jpg图2 F-30 型磁场测量扫描成像设备照片三、简介F-30由上位机（装有控制软件）、高精度高斯计（一维或者三维）、与高斯计搭配的探头、多维电控位移台以及位移台的控制器组成，如图3所示。简单来说可以分为两个部分，一部分只是用来采集数据，另一部分只是位移，两个部分搭配起来就组成了这个位移采集系统。位移模块由多维电控位移台和位移台控制器组成，通过操作上位机软件给控制器下命令，控制器就根据命令带动电控位移台各个轴运动，这个电控位移台的参数（台面大小、运动轴长度、运动方式、多少维度）用户可定制，即实现在允许范围内的各个角度、各种形状的扫描。 数据采集模块由高精度高斯计和与高斯计配套的探头组成，电控位移台的轴上有固定的探头夹持位置，采集数据时将探头放在夹持位置上，探头测量的数据实时上传到高斯计上，而高斯计与上位机软件通信连接，上位机则根据需要选择是否记录当前位置的数据。通过上位机软件控制位移台控制器和高斯计，可以将位移台上某个位置与高斯计读到的数据值相关联，一维高斯计读到的就是运动到的点对应的某个方向的数据值，三维高斯计则是一个点上 X 方向的值、Y 方向的值、Z 方向的值、此点上的温度（根据需要探头和高斯计中可有温度补偿功能）及三轴中两两矢量和、总矢量和的数值大小和方向夹角，扫描的数据可以导出保存在 EXCEl 中，根据位置和数据值可由软件绘制出各种需要的示意图：二维标准图、二维颠倒图、二维雷达图、三维曲线图、三维网状图、三维立体图、矢量图、圆柱展开图及多条曲线或多个立体图放在同一张图中进行对照比较。软件中还对常见的几种形状（空间磁场分布、矩形图、磁环、同心圆等）的扫描进行了集成化，只需设置几个参数便可以自动进行扫描，自由度高，精准度高，无需看管。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611101944_616261_0_3.png图3 F-30型磁场测量扫描成像仪组成框图F-30根据不同的测量件需求可以定制，磁场测量部件的主要技术指标如表1，传感器照片如图4，其测量方向、维度以及尺寸都可以根据需要定制。 关于磁场扫描成像时间，（1）常规扫描：每点扫描时间可设置，一般为保证数据的稳定性，在每点的停留时间为1~2s，总时间由测试工件尺寸和扫描步长决定；（2）快速扫描模式：在位移台运动过程中不做停留，通过高速数据采集获得每点磁场值每点测量可小于0.1s。表1： F-30磁场测量部件主要指标http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/11/201611101944_616269_0_3.jpg运动部件有三个平移与两个旋转自由度，大致示意图如图5，典型测试场景及系统软件照片如图6所示，运动部件指标表2。表2 F-30运动学指标列表http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images

其他讲座资料看[url=http://www.instrument.com.cn/bbs/detail.asp/threadid/1679222/forumid/25/year/2009/query/search] 学习[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]跟yuen72老师入门[/url]还记得高斯分布么？或许你会记得正态分布，对，它就是高斯分布。高斯分布符合以下规律：[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/03/200903180840_139086_1641581_3.jpg[/img]注：图中标示有错误，应为“这里，μ为高斯分布的平均值，σ为均方差。[B][color=#DC143C]曲线拐点处的切线与x轴的交点[/color][/B]就在x＝ μ ±2 σ处。”我们知道六西格玛管理吧？是的，产品合格率符合高斯分布规律，偶然误差也符合高斯分布规律。所谓六西格玛，就是不合格率不超过百万分之三。为什么在色谱理论中首先提出高斯分布？因为我们色谱峰怎么看，都像是这样的曲线。色谱峰真的是符合高斯分布的么？回答是肯定的。良好的色谱峰就应该是这样的一条扣钟形高斯分布曲线。这是为什么？那就让我们记住曲线的方程，了解平均值u和方差σ之后，慢慢的来了解这一切。

欧盟真的要搞死人了啊？新的玩具指令里面六价铬的限值也太低了吧？？上图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/03/201103151201_282784_1808387_3.jpg单位是ppm.这也太严格了，虽说方法还没出台，但是有什么好的方法？对制造商也太苛刻了。。。。

一般情况下，峰面积定量是首选的。 原则上讲，峰面积是两维的数据，比峰高包含有更多的信息，用来定量更加可靠。 实验中，不管峰形如何（高斯峰或者非高斯峰），峰面积和样品量存在线性关系。 峰高定量的线性范围比较窄。 虽然没有理论支持（高斯峰除外），在实验中，一定的线性范围内，峰高也呈现一定的线性。　　　　　[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/01/201001261038_198792_1604036_3.jpg[/img]

振动样品磁强计实验讲义　　振动样品磁强计　　振动样品磁强计(Vibrating Sample Magnetometer,VSM)是测量材料磁性的重要手段之一，广泛应用于各种铁磁、亚铁磁、反铁磁、顺磁和抗磁材料的磁特性研究中，它包括对稀土永磁材料、铁氧体材料、非晶和准晶材料、超导材料、合金、化合物及生物蛋白质的磁性研究等等。它可测量磁性材料的基本磁性能，如磁化曲线，磁滞回线，退磁曲线，热磁曲线等，得到相应的各种磁学参数，如饱和磁化强度Ms，剩余磁化强度，矫顽力Hc，最大磁能积，居里温度，磁导率(包括初始磁导率)等，对粉末、颗粒、薄膜、液体、块状等磁性材料样品均可测量。　　一、实验目的　　1、了解磁性材料的分类和基本磁学参数。　　2、了解振动样品磁强计的工作原理和仪器组成结构。　　3、测量两种材料样品的磁滞回线，计算相关的磁学参数。　　二、VSM的仪器结构与工作原理　　1、VSM的仪器结构　　振动样品磁强计主要由电磁铁系统、样品强迫振动系统和信号检测系统组成。图1、图2所示的为两种类型的VSM原理结构示意图，两者的区别仅在于：①前者为空芯线圈(磁场线圈)在扫描电源的激励下产生磁场H，后者则是由电磁铁和扫描电源产生磁场H。因此，前者为弱场而后者为强场。②前者的磁场H正比于激磁电流I，故其H的度量将由取样电阻R上的电压标注，而后者由于H和I的非线性关系，H必须用高斯计直接测量。　　振动系统：为使样品能在磁场中做等幅强迫振动，需要有振动系统推动。系统应保证频率与振幅稳定。显然适当的提高频率和增大振幅对获取信号有利，但为防止在样品中出现涡流效应和样品过分位移，频率和幅值多数设计在200Hz和1mm以下。低频小幅振动一般采用两种方式产生：一种是用马达带动机械结构传动;另一种是采用扬声器结构用电信号推动。前者带动负载能力强并且容易保证振幅和频率稳定，后者结构轻便，改变频率和幅值容易，外控方便，受控后也可以保证振幅和频率稳定。　　因为仪器应仅探测由样品磁性产生的单一固定的频率信号，与这频率不同的信号可由选频放大器和锁相放大器消除。一切因素产生的相同频率的伪信号必须设法消除，这是提高仪器的灵敏度重要关键。因为振动头是一个强信号源，且频率与探测信号频率一致，故探头与探测线圈要保持较远距离用振动杆传递振动，又在振动头上加屏蔽罩，防止产生感应信号。为了确保测量精度避免振动杆的横向振动，在振动管外面加黄铜保护管，其间位于中部和下部用聚四氟乙烯垫圈支撑，既消除了横振动又不影响振动效果。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/08/201108090952_309249_2961690_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/08/201108090952_309250_2961690_3.jpg　　探测系统：在测量过程中，希望探测线圈能有较大的信噪比，同时要求样品在重复测量中取放位置的偏差在一定空间内不影响输出信号大小。前者能够提供测量必要的灵敏度，后者则是保证测量精度和重复性的重要条件。因此探测线圈形状和尺寸的选择是震动样品磁强计的重要关键之一。由后面的公式(5)可以看出，信号的电动势为线圈到样品间距离r的灵敏圈数。因此减小距离r，增强样品与线圈的耦合，将会使灵敏度大为提高。但是随着距离的减小，样品所在位置的偏差对信号影响就会越大，对样品取放位置的重复性要求就会更加苛刻。可以使用成对的线圈对称的放置在样品两边是这种情况得到改善。在(5)式中，将X用-X代入，信号将改变符号，这说明同样线圈在样品两边对称位置其输出信号相等，相位相反。因此在实用中制成成对的线圈彼此串联反接，对称地放置在样品两边，这样不仅可以保证在每对线圈中由样品偶极子振动产生的信号彼此相加，而且它对位置尚有相互补偿的作用，使信号对位置的偏移变得不敏感了。探测线圈这样串联反接的结果还可使来自磁化场的波动和来自其它空间的干扰信号互相抵消，因而改善了抗干扰的能力。　　2、VSM的工作原理　　物质，按其磁性来分类，大体可有下述五种，即：　　①、顺磁性——这类物质具有相互独立的磁矩，在没有外磁场作用下相互杂乱取向，故不显示宏观的磁性;而在外场作用下，原来相互独立杂乱分布的磁矩将在一定程度上沿磁场取向，使此种物质表现出相应的宏观磁性;磁场越强则宏观磁性越强，而当外磁场去除后，其宏观磁性即消失。如用χ表示磁化率、H为磁化场、M为单位体积的磁矩，则M=χH;χ的数值约在10-3～10-5量级。　　②、逆磁(抗磁)性——此类物质无固有磁矩，但是在外磁场的作用下产生的感应磁性M= -χH,即M和H相反取向，故而得名。χ非常小，约10-4～10-6量级。磁化场消失则宏观磁性亦随之消失。　　③、反铁磁性——此类物质内具有两种大小相等而反向取向的磁矩，故而合成磁矩为零，使物质无宏观磁性。　　④、亚铁磁性——此类物质内存在两种大小不等但反向耦合在一起的磁矩，故而相互不能完全抵消，使该类物质表现出强磁特性，其宏观磁性与磁化场成复杂关系。　　⑤、铁磁性——此类物质内的磁矩均可相互平行耦合在一起因而表现出强磁特性，如亚铁磁性一样，宏观磁性与磁化场呈现非常复杂的关系。　　人们通常将前三类称为弱磁性、后两类为强磁性。强磁性物质在人类社会中起到不可或缺的作用，如电力部门、信息产业部门、航空航天领域等。但是，随着人类社会的进步，对材料的诸多性能，包括磁性，都提出了更多更新的要求，这就促使人们不断地去对相关性能进行研究、探讨和改进。要这样做，就必须有可信赖的物性检测设备。VSM就是这种公认的专门检测各类物质(材料)内禀磁特性的设备，如磁化强度Ms(σs)、居里温度Tf、矫顽力mHc、剩磁Mr等。而在预知样品在测量方向的退磁因子N后，尚可间接得出其他的有关技术磁参量，如：Bs、BHc、(BH)max等;另可根据回线的特点而判断被测样品的磁属性。由于其操作简单、运行费用低(除超导类型外)、坚固耐用、检测灵敏度高等特点，被广泛用于相关的工矿企业、大专院校及研究机构中，成为材料的磁性研究、质检把关等方面不可缺少的关键设备。利用这种设备，可测量诸如粉料、块材及各种纳米级材料、各种复合型材料的顺磁性、抗磁性及亚铁磁和铁磁性的相关磁特征，为检测和研究这些材料提供可靠的实验数据。　　当振荡器的功率输出馈给振动头驱动线圈时，该振动头即可使固定在其驱动线圈上的振动杆以ω的频率驱动作等幅振动，从而带动处于磁化场H中的被测样品作同样的振动;这样，被磁化了的样品在空间所产生的偶极场将相对于不动的检测线圈作同样振动，从而导致检测线圈内产生频率为ω的感应电压;而振荡器的电压输出则反馈给锁相放大器作为参考信号;将上述频率为ω的感应电压馈送到处于正常工作状态的锁相放大器后(所谓正常工作，即锁相放大器的被测信号与其参考信号同频率、同相位)，经放大及相位检测而输出一个正比于被测样品总磁矩的直流电压VJout,，与此相对应的有一个正比于磁化场H的直流电压VHout(即取样电阻上的电压或高斯计的输出电压)，将此两相互对应的电压图示化，即可得到被测样品的磁滞回线(或磁化曲线)。如预知被测样品的体积或质量、密度等物理量即可得出被测样品的诸多内禀磁特性。如能知道样品的退磁因子N，则非但可由上述实测曲线求出物质(材料)的磁感B和内磁化场Hi的技术磁滞(磁化)曲线，而且可由此求出诸多技术磁参数如Br、Hc、(BH)max等。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/08/201108090954_309251_2961690_3.jpg　　为简单起见，我们取一个直角坐标系，如图3所示。并假定样品S位于原点且沿z 向作简谐振动，a=a0 cosωt, a0为振幅、ω为振动频率。磁化场H沿 向施加，并假设在距s为r远处放置一个圈数为N其轴为z向的检测线圈，其第n圈的截面积为Sn(注意：Sn≠Sm、即任意两圈的截面积是不等的)。如果样品S的几何尺度较r而言非常之小，即从检测线圈所在的空间看样品S，可将其视为磁偶极子，此时，据偶极场公式：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/08/201108090954_309252_2961690_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/08/201108090955_309253_2961690_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/08/201108090956_309254_2961690_3.jpg　　3. 振动样品磁强计的系统组成　　本实验仪器是由南京大学仪器厂生产的振动样品磁强计，其中LH-3型VSM的磁场线圈由扫描电源激磁，可产生Hmax=±400Оe的磁化场，其扫描速度和幅度均可自由调节。磁化场的大小和方向是用激磁电流取样值加以标度，以保证磁场测量更准确。扫描电流输出的激磁电流，其大小、方向等均由相关电压控制，无任何机械部件，故可实现磁化场的平滑过零功能。检测线圈采用全封闭型四线圈无净差式，具有较强的抑制噪音能力和大的有效输出信号，保证了整机的高