微磁学

摘要： HCP结构的钆单晶是一种典型稀土永磁材料,其居里温度在室温附近,作为一种良好的单质磁制冷材料,近年来得到广泛关注。利用原子尺度的有效自旋哈密顿量,通过使用混合蒙特卡罗方法的微磁学模拟研究,得到了钆单晶的磁化曲线,与实验结果吻合良好。磁化曲线的获得,不仅为居里温度附近的实验提供理论依据,也有助于进一步研究钆单晶的交换作用系数、各项异性常数等随温度变化行为的磁学性质。

摘要： 由于交换耦合纳米复合多层膜体系同时拥有硬磁相的高矫顽力和软磁相的高剩磁的优点,因此引起了业界的广泛关注.该文运用微磁学方法,并采用计算机进行模拟,系统地研究了交换耦合SmCo5/Co多层膜体系退磁中的磁化反转过程,得到了纳米复合多层膜体系的成核场.研究发现交换耦合SmCo5/Co多层膜体系成核场HN随硬磁相厚度Lh和软磁相厚度Ls变化而变化的规律,成核场随软磁相厚度的增大而减小,随硬磁相厚度的增大而增大;当软、硬磁相厚度同时增大时,成核场受到的影响会变小;当硬磁相厚度Lh>5 nm时,软磁相对成核场起主导作用而硬磁相对成核场的影响可以忽略不计.

摘要： 本文从微磁学角度分析外应力作用下铁磁材料内部微磁特性变化,提出并实验验证了铁磁性材料在外加应力作用下的力磁耦合致磁机制,得出外应力致磁依赖于一定的外磁化场,外磁化场与应力的相互作用导致缺陷处微磁场的泄漏,检测这个泄漏场可实现外应力作用下铁磁构件的缺陷检测,为损伤缺陷微磁检测提供了理论支撑。

摘要： 利用GPU加速的微磁学模拟软件Mumax设计了虚实结合的大学物理实验项目:磁滞回线的研究.该虚拟仿真项目解决了磁滞回线实验教学中理论不够生动形象,实验过程缺少物理内涵等问题,构建了虚实结合的教学平台,让学生能够从磁性材料微观磁畴在外磁场中的演化过程来理解磁滞回线的产生过程,虚实结合的磁滞回线实验丰富了教学内容、提高了实验教学质量.以铁磁材料的磁化过程为例,先进行实物实验操作,用示波器观测铁磁材料的磁滞回线,然后再利用Mumax微磁学模拟不同磁场下的磁畴演化过程,从微观上理解磁学概念和磁化过程.这种虚实结合的实践教学模式,激发了学生对磁性物理实验的学习兴趣,提高了学生的实验创新能力,加深了学生对磁性物理的理解,丰富了现有的实验教学模式,教学效果得到显著提高.

摘要： 磁力显微镜(magnetic force microscope,MFM)因测量不破坏样品、样品无需特别制备、以及纳米尺度的分辨率(10～50 nm)等优势,而广泛应用于各种磁性材料中磁畴结构的研究,尤其成为磁记录工业中研究磁介质和磁头的磁畴结构或磁场分布的有力工具.但是,标准MFM图像实际上是磁场力的二阶梯度图,而如何定量分析MFM图像、得到样品内部的磁矩分布信息,是近年来MFM研究领域迫切需要解决的问题,也是当前研究的热点.本文通过构筑精确的MFM成像理论发展一种磁力显微镜量化分析方法,为磁信息存储工业等重要领域关键技术的发展提供新型有力的工具.本文的关键在于构建MFM针尖的三维格林函数,通过格林函数方法解卷积MFM图像,获取样品中的有效磁荷结构.其次,建立和实际样品相符的微磁学模型,以有效磁荷驱动磁畴、畴壁的运动,构筑样品内部真实的磁畴结构,由此完成对MFM图像的量化解释.

摘要： 磁性斯格明子(Skyrmion)是具有拓扑保护的涡旋磁结构,在实空间拥有非平庸拓扑特性,被认为是未来自旋电子器件的理想信息载体,关于斯格明子性质和应用的研究是目前学术界的热点.嵌套斯格明子(Skyrmionium)是一种特殊的磁性斯格明子结构,是由拓扑荷相反的两个斯格明子内外嵌套而成,具有总斯格明子数为零的特点,可以避免斯格明子霍尔效应.采用数值方法研究了纳米圆盘中嵌套斯格明子的自旋动力势效应,其在面内微波磁场激励下的旋转振荡模可以在纳米盘边缘产生显著的自旋相关电场.相比于传统的磁性斯格明子,嵌套斯格明子的集体振荡模式更加复杂,自旋相关电场源于拓扑荷为正区域、为负区域以及边缘区域集体贡献.嵌套斯格明子的集体振荡在纳米盘边缘产生的电压振幅达到了微伏量级,远大于传统磁性斯格明子产生的电压,便于直接测量.该工作对于基础物理和应用研究均有积极意义.

摘要： 建立包含多晶微结构的微磁学模型,来研究软磁层的厚度、磁晶各向异性场、饱和磁化强度等本征磁性参数对CoPt-TiO2(6nm)/Co-TiO2(δ=1 ～4nm)交换耦合比特图形介质矫顽力的影响.发现当软磁层的厚度δ从1nm增加到4nm时,易磁化轴的矫顽力从8.2 kOe减小到5.8 kOe,归一化的剩余磁化强度Mr保持0.99基本没有变化.同时发现,当软磁层的磁晶各向异性场越小、饱和磁化强度越大,硬磁层的易磁化轴相对膜面法线方向倾斜的角度θ越大时,整个薄膜的矫顽力也越小.%In this paper,an accurate micromagnetic model is built for CoPt-TiO2 (6 rnm) / Co-TiO2(δ=1～ 4 nm) exchange coupled bit pattern media,based on the polycrystalline microstructure,to investigate the effect of the magnetic parameters such as the thickness,the anisotropy,the saturation magnetization of the soft layers on the coercivity of the bit pattern media.It is found that:the coercivity decreases from 8.2 kOe to 5.8 kOe when the thickness δ of the soft layer increases from 1 nm to 4 nm,whereas the normalized Mr remains 0.99.Meanwhile,the coercivity decreases when the anisotropy is lower,the saturation magnetization is larger in the soft layer and the angle θ is larger in the hard layer.

摘要： 建立包含微结构的微磁学模型,研究软磁层的磁晶各向异性场、软磁层的饱和磁化强度等本征磁性参数对CoPt-TiO2(16 nm)/Co-TiO2(4 nm)交换耦合磁记录薄膜磁性的影响.计算得到的CoPt-TiO2(16 nm)的硬磁薄膜易磁化轴的磁滞回线的矫顽力为6.1 kOe,矩形度为0.98.在交换耦合介质中,当软磁层的厚度δ从0 nm增加到4 nm时,易磁化轴的矫顽力从6.1 kOe减小到4.9 kOe.同时发现,软磁层越软(软磁层的磁晶各向异性场越小,饱和磁化强度越大)时,整个薄膜的矫顽力也越小.%In this paper,an accurate micromagnetic model is built for CoPt-TiO2 (16 nm) / Co-TiO2(4 nm) exchange coupled magnetic recording media. Based on the microstructure,the effect of the magnetic parameters such as the anisotropy,the saturation magnetization of the soft layers on the magnetic properties of the media is investigated. In the M-H loop of CoPt-TiO2 (16 nm) hard layer, the easy magnetization axis coercivity is 6.1 kOe and the squareness is 0.98. In the exchange coupled media,the coercivity decreases from 6.1 kOe to 4.9 kOe when the thicknessδof the soft layer increases from 0 nm to 4 nm. Meanwhile,we also found that the coercivity decreases when the anisotropy is lower and the saturation magnetization is larger in the soft layer.

摘要： Based on the theory of micro-magnetism,the detection mechanism of metal magnetic memory based on the principle of minimum energy is studied.The results show that the changes in magnetic field strength of the component surface can be reflected by the change of the internal energy.The horizontal component of the magnetization intensity has the maximum value and the vertical component has obvious nonlinear change,that is,the existence of " zero crossing" phenomenon is obtained by calculating the distribution of the magnetization intensity vector in the magnetic domain fixed node of the stress concentration area.In order to further verify the theoretical analysis,the tensile test and the magnetic memory signal measurement of the fiat semi-circular notch specimen were carried out.The experimental results are consistent with the theory,that is,the variation of the leakage magnetic field in the stress concentration area of the component are consistent with the change characteristics of the internal magnetization strength vector of the component,which provides an idea for the mechanism research of the metal magnetic memory detection technology.%通过微磁学理论,基于能量最小原理对金属磁记忆的检测机理展开研究.研究表明:构件表面的磁场强度变化可通过内部能量的转变来体现.通过对应力集中区的磁畴固定结点内的磁化强度矢量的分布计算可得,其磁化强度的水平分量具有最大值,垂直分量出现明显非线性变化,即存在“过零点”现象;为进一步对该理论分析进行验证,对平板半圆形缺口试件进行拉伸试验与磁记忆信号测量,试验结果与理论保持一致,即构件应力集中区漏磁场变化特征与构件内部磁化强度矢量的变化特征保持一致性,为金属磁记忆检测技术的机理研究提供一种思路.

摘要： 以微磁学理论为基础,详细研究了厚度不变,尺寸和间距的变化对Nd2Fe14B图形化点阵磁性能和磁反转过程的影响.结果显示,当点阵厚度(20 nm)和间距(30 nm)保持不变,随着点阵半径的增大,矫顽力和交换作用能降低,静磁能逐渐增大,磁化过程由一致反转的单畴态过渡到非一致反转的多畴态;保持点阵厚度(20 nm)和点阵半径(30 nm)不变,随着点阵间距的增大,磁耦合相互作用减弱,矫顽力逐渐增大,当间距增大到40~50 nm时,磁耦合相互作用基本消失,矫顽力基本不再发生变化.%The influence of dot size and distance on the magnetic properties and magnetization reversal process of Nd2Fe14B bit patterned media was investigated based on micromagnetic theory. The result shows that when the dot thickness (20nm) and distance (30nm) remain unchanged, with increasing radius of dots, coercivity and exchange interaction energy reduces, static magnetic energy increases, and magnetization reversal process changes from single domain state of uniform reversal to multi-domain state of nonuniform reversal. When the dot thickness (20nm) and radius (30nm) remain unchanged, magnetic coupled interaction weakens and coercivity increases gradually with increasing the distance of dots. The magnetic coupling interaction vanishes and coercivity is not changed when the distance of dots increases up to 40 to 50 nm.

摘要： 本研究尝试从模拟方法出发，结合磁学实验的验证，对多颗粒磁铁矿集合的磁行为进行系统的模拟研究，并由此探讨不同物理参数下磁铁矿的磁记录形态及其古地磁学意义。为了对模拟结果进行有效的约束和检验，首先进行了合成磁铁矿样品(平均粒径约为80 nm，呈对数正态分布，形状因子约为1.3的磁学性质测量。随后针对相关的物理参数进行了微磁学模拟(模拟颗粒数目为43个)。结果显示，模拟磁滞参数与实验结果具有很好的可比性，这表明，用微磁学方法可以对磁性矿物的磁性行为进行很好的正演研究。在此基础上，对不同的粒径大小，分布，形状因子以及空间距离(相互作用)的多颗粒磁铁矿集合进行了微磁学模拟研究，系统讨论了这些物理参数对于磁铁矿集合的磁学性质影响及其古地磁意义。另外，研究还发现在一定相互作用影响下，假单畴(PSD)颗粒的磁行为具有单畴(SD)性质，这与单颗粒的假单畴颗粒磁行为明显不同。这可能说明在一定相互作用的下，PSD颗粒可能对剩磁记录起着主导作用。

摘要： 近十年来,垂直磁记录的研究备受关注,科技工作者不断开发出能够满足更高记录密度的记录介质.在技术上,超高密度磁记录介质要求其具有更小的颗粒尺寸、更高的矫顽力及颗粒间较小的磁交换作用.其中,具有L10结构的FePt合金颗粒薄膜由于具有非常高的磁晶各向异性能(Ku约107J/m3),是超高密度磁记录介质的理想材料. 本文利用微磁学模拟方法研究了非磁性介质Au含量对L10相FePt:Au颗粒膜的磁学性质的影响,从矫顽力、剩磁和反磁化模式方面进行了讨论;并通过与实验结果的对比研究,对反磁化机制与非磁性介质比例的依赖关系进行了探讨。

摘要： 根据实验数据,我们构造了接近实际纳米永磁的样品,用微磁学有限元法进行了模拟计算.软、硬磁相分别采用了PrFeB和□-Fe的参数.计算结果表明,晶界处交换作用的强弱能够由Henkel-Plot间接检测,这至少是半定量的.软、硬磁相相互包覆的研究发现,对于软磁相包覆硬磁相的情况,硬磁相大小在26nm左右时表现出较大的磁能积,约为25MGOe;对于硬磁相包覆软磁相,软磁相晶粒大小为10nm时,磁能积高达29MGOe.

摘要： 根据实验数据,我们构造了接近实际纳米永磁PrFeB的样品,用微磁学有限元法进行了模拟计算.计算结果表明,晶界处各向异性的下降会导致矫顽力降低、剩磁增加,而晶界处交换作用常数的减小则会使剩磁降低、矫顽力增加;通过对实验样品的模拟研究发现,晶界处各向异性和交换作用常数的共同下降能够同时拟合出真实的矫顽力和剩磁.模拟计算与实验在退磁曲线形状上的差距则说明,我们的模拟还存在不足.

摘要： 在纳米晶NdFeB永磁材料磁滞回线的微磁学有限元计算中,剖分单元尺寸对计算的结果影响很大.其中H最小值所对应的剖分单元尺寸约为畴壁厚度的三分之一.

摘要： 微磁学计算机模拟已成为研究现代磁性材料与器件的重要工具。该文分析了微磁学计算机模拟在磁性材料的计算机模拟的位置，概述了微磁学模型建立的过程与模拟基本思路，最后简述了微磁学计算机模拟在磁性材料研究中应用的现状。

摘要： 用了微磁学有限元法计算了纳米晶NdFeB永磁材料的退磁曲线.磁体模型中的晶粒分别为立方体晶粒和14面体晶粒.晶粒形状对计算的影响较小.

摘要： 用微磁学有限元法研究了正分配比纳米晶PrFeB磁体不同温度退磁曲线,得出了相对剩磁J/J和矫顽力μH同温度的关系,并同实验结果进行比较,与实验符合得很好.

摘要： 本文在考虑磁隧道结单元中被钉轧磁性层的静磁作用基础上,对其自由层三个退磁张量元的分布进行了微磁学计算,表明被钉扎层的静磁作用不可忽略,同时计算了它们随绝缘层厚度的变化关系,并基于立体角对此作了定性的解释.

摘要： 钴铬薄膜是垂直磁化薄膜的基本品种.国内外研究多限于宏观测试和某些典型的微观分析.结晶结构则认为是非磁铬在磁性钴晶粒间界析出隔离形成钴单畴颗粒的观点.对薄膜结晶结构与磁畴结构关系及其机理的高分辨显微学研究则极少见.本文正是把高分辨透射电镜、能谱分析、原子力显微镜AFM和磁力显微镜MFM等方法结合起来对薄膜的晶粒结构和尺寸、成分分布、磁畴结构和尺寸及单畴颗粒形成机理等问题,着重从高分辨显微学及微磁学理论深入研究,对单畴颗粒形成与结晶结构的关系作了分析,对单畴颗粒形成的临界尺寸作了估算,都得到与实验很好符合的结果.

摘要： 本发明提供了一种基于磁学原理的微流控流速探测装置，包括微流控芯片、柔性层、磁性材料部，微流控芯片的表面设有流体通道，柔性层包覆流体通道，柔性层在流体通道的入口和出口分别设有开口，磁性材料部为条形，磁性材料部置于柔性层上，磁性材料部横跨流体通道。应用时，磁性材料部的两端连接外磁路，用以测量磁性材料部的磁阻，通过测量磁性材料部的磁阻变化实现流速探测。本发明具有流速探测精度高的优点。

摘要： 本发明公开了一种基于单自旋的量子钻石精密磁学测量系统，包括：光学共聚焦模块，所述光学共聚焦模块用于产生预设波长的激光，并照射到探针上，探针中集成有氮‑空位中心，并收集过滤从上述探针中NV色心因能级跃迁发出的荧光；温控模块，所述温控模块用于维持系统的温度环境；微波模块，用于产生微波，并准确辐射至样品，同时减少微波辐射至微波放大器上，以减少对微波放大器带来的损伤；以及扫描探头模块，所述扫描探头模块用实现探针与物镜的对准，以及实现对样品的隔栅式扫描成像。该系统实现了室温大气、多模式、微观磁学特性定量、无损成像，并且极大地满足了拓扑磁结构、超导磁成像、生命科学原位成像等多重要领域的实验要求。

摘要： 本发明公开了一种纳米磁学扫描成像系统及方法，包括：被测样品模块用于实现栅格式扫描成像；量子探针模块用于在扫描成像过程中，控制量子探针与被测样品之间保持预设距离；物镜模块通过反射镜与光学模块连接，用于对被测样品与量子探针之间的距离和位置进行细对准，并将激发光路传输过来的预设波长的绿色激光聚焦到量子探针中的NV‑色心，并收集由NV‑色心发出的红色荧光；控制模块用于根据输入的控制指令控制被测样品模块、量子探针模块和物镜模块执行相应动作。该系统，通过多个模块之间联动即可实现NV‑色心的定位和量子扫描磁成像，有效提高了自动化水平，而且可以实现室温大气等多变环境下成像，极大满足了微观磁成像的要求。

摘要： 本发明公开一种调控外磁场强化废水中合成含铬尖晶石磁学性能的方法。首先，调节含铬废水pH，向废水中加入亚铁离子并进行机械搅拌，使废水中六价铬转变为三价铬。然后转入可调控外磁场的反应池中，并向溶液中加入亚铁离子调节溶液pH，通入压缩空气或氧气，同时进行充气或机械搅拌，将反应后的溶液进行浓缩，上清液达标排放，浓缩底流进行磁选处理，回收具有良好磁选的含铬尖晶石。本发明采用调控外磁场强度和方向的方法，提高了合成含铬尖晶石的磁学性能，促进了含铬尖晶石的分选和回收，改善了常规铁氧体法合成产物磁性较弱的现象，同步实现了含铬废水的净化和资源化。本发明方法操作简便、成本低廉、绿色环保，具有良好的工业应用前景。

摘要： 本发明公开了一种物理电磁学多功能实验仪器，其结构包括前盖板、显示面板、按钮、实验主机，所述前盖板前端左侧嵌有显示面板，并且按钮安装在前盖板前端右侧，通过弹簧管套内部的弹簧对顶杆施加弹力，将卡合机构的角度调节至学生观看的最佳角度后，将电路板放置在放置板前端面上，学生直观的看出测量的是电路板上的哪个电子元件所产生的的电信号，提高教学效果，卷线盘内部的弹簧片产生螺旋弹力，将导线卷回卷线盘外侧，避免导线发生缠绕打结，将测量笔卡入两个扣合板内侧，两个扣合板复位将测量笔外侧进行紧密卡合，气囊泡进行鼓起对测量笔外侧进行紧密抵触，提高测量笔卡合安装的牢固性，避免测量笔发生丢失。

摘要： 本发明公开基于RFID和时间反演电磁学的传感系统，属于传感技术领域，包括多个阵列排布的RFID天线传感器和其周围的多个TRM收发一体单元，各RFID天线传感器均对应一个空间位置，内部存储所有空间位置的仿真时间反演信号；对一待测空间位置，各TRM收发一体单元将对应仿真时间反演信号进行处理，发射后在待测空间位置汇聚成高斯脉冲电磁波信号，待测空间位置处的RFID天线传感器反射回蕴含当前环境位置信息的天线反射电磁波，经各TRM收发一体单元实时处理后，获得待测空间位置的环境变化。本发明可实现对空间中任意位置传感器的实时读取，进而获取环境信息，具有高信息保留度、高空间分辨率和高能量利用率的特点。

摘要： 本发明公开了一种基于电磁学的试验仪器，包括柜体，所述柜体的内部安装有可竖直上下滑动的升降板，所述升降板的顶部安装有电磁仪器，且所述升降板与电磁仪器之间设有绝缘层，所述升降板的侧壁通过销轴安装有两个可转动打开或闭合的弧形罩，且所述弧形罩与升降板均为导体；还包括接地组件，当所述升降板上移将电磁仪器伸出柜体外使用时，接地组件将两个弧形罩和升降板接地，使两个弧形罩内处于静电屏蔽状态。本发明利用静电屏蔽来对内部的电磁仪器起到保护的作用，防止外界对电磁仪器造成电磁干扰，从而保证实验数据的准确性和实验的稳定进行。

摘要： 本实用新型涉及一种通过磁滞回线进行材料磁学性能的测定装置，包括底座、电磁铁、支撑柱、平行梁式力传感器、试样支架和控制系统，所述的电磁铁设在底座一端，支撑柱设在底座的另一端；平行梁式力传感器的一端与支撑柱顶端相连，另一端与试样支架相连，试样支架位于电磁铁上方；控制系统设在支撑柱上。本实用新型提供的检测装置结构简单，造价低，操作方便；本实用新型可以对不完整的曲线进行分析，同时本实用新型针对试样的磁滞回线不仅能分析它的各种性能参数，还会根据这些参数对物质的材料进行判断，判断所测物质中是否含有杂质，测试速度快，效率高，准确率高。

摘要： 本实用新型公开了一种高中物理电磁学教学展示装置，包括透明箱，透明箱内部底端设有升降机构，透明箱表面一侧设有驱动机构，驱动机构顶部设有手推机构，透明箱内部上方设有安装箱，安装箱顶端贯穿至内部设有用安放电池的安放槽，安装箱顶部通过定位销转动设有用于对安放槽顶部进行遮挡的定位盖，定位盖顶部连通设有用于安放的容纳筒，容纳筒内部设有抵接机构。本实用新型便于将不同数量的电池安装抵压在安装箱内部，使得在使用时可以通过向安装箱内部安装不同数量的电池来进行不同大小电磁的教学展示工作，另外对安装箱的高度进行调整，便于观看不同距离的电磁对透明箱内部的金属屑的磁性力。

摘要： 本发明公开了一种相场‑微磁学耦合模拟方法、系统、装置及存储介质，其中方法包括：根据研究体系确立相场模型，对多元多相体系的系统总自由能进行描述；确定多元多相体系中的场变量，建立多场变量‑多元相场的动力学方程；对相场动力学方程进行离散迭代求解，输出多元多相磁性材料的微观组织的演化过程和结果；基于相场模拟结果建立微磁学模拟模型，耦合相场模拟结果输出特定微观组织下的磁性能曲线图，建立磁性材料成分‑制备工艺‑微观组织‑磁性能之间的关系全链条。本发明将相场模拟和微磁学模拟两种跨尺度的计算方法进行耦合模拟研究，可以全方面系统研究材料相关的问题。本发明可广泛应用于相场法和微磁学模拟领域。