[發(fā)明專利]一種用稀土發(fā)光材料標(biāo)定磁場(chǎng)強(qiáng)度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310313954.3
• 申請(qǐng)日: 2013-07-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103439673A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓俊波;馬宗偉;張俊佩;虞應(yīng);杜桂煥;李亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R33/032
• 分類號(hào): G01R33/032
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁場(chǎng)強(qiáng)度標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用稀土發(fā)光材料標(biāo)定磁場(chǎng)強(qiáng)度的方法。

背景技術(shù)

稀土發(fā)光材料是指在外加能量(光源)激發(fā)下能夠發(fā)光的稀土離子摻雜的化合物材料，廣泛應(yīng)用于發(fā)光、顯示、特種材料（如激光晶體），以及熒光標(biāo)記、傳感等領(lǐng)域。其發(fā)光原理是，稀土發(fā)光材料在外激發(fā)作用下，低能級(jí)的電子獲得能量被激發(fā)到高能級(jí)，經(jīng)過(guò)弛豫后再經(jīng)過(guò)輻射躍遷回到低能級(jí)，同時(shí)發(fā)出一個(gè)或多個(gè)光子。概括地講，其應(yīng)用包括兩個(gè)方面：一是直接利用其發(fā)光特性進(jìn)行照明或產(chǎn)生新的光源，二是利用其發(fā)光隨外界環(huán)境的變化規(guī)律進(jìn)行傳感和標(biāo)定。

近年來(lái)，隨著強(qiáng)磁場(chǎng)下的科學(xué)研究的不斷發(fā)展，人們對(duì)磁場(chǎng)尤其是強(qiáng)磁場(chǎng)傳感和標(biāo)定方法的實(shí)用性也提出了越來(lái)越高的要求。此外，磁場(chǎng)傳感和標(biāo)定還被廣泛應(yīng)用于磁體質(zhì)量評(píng)估、磁場(chǎng)遙感探測(cè)等諸多領(lǐng)域。目前常用的標(biāo)定方法利用的是氟化錳在特定磁場(chǎng)下發(fā)生相變的特性。其工作原理是，先將氟化錳樣品置于已知磁場(chǎng)中，變化磁場(chǎng)觀測(cè)樣品發(fā)生相變的磁場(chǎng)強(qiáng)度并記錄下來(lái)作為已知標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度H_c；然后將同一樣品置于待測(cè)磁場(chǎng)H中，變化磁場(chǎng)觀測(cè)樣品相變特征，將相變處的磁場(chǎng)強(qiáng)度作為已知的磁場(chǎng)強(qiáng)度，即令H=H_c，其它磁場(chǎng)強(qiáng)度使用外推的方法計(jì)算獲得。

上述方法利用了氟化錳材料在單個(gè)特定磁場(chǎng)強(qiáng)度H_c下產(chǎn)生相變的特性來(lái)進(jìn)行標(biāo)定。該方法具有如下不足：（1）標(biāo)定過(guò)程中，材料的溫度必須穩(wěn)定在其奈爾溫度（68K）以下，以保證樣品具有期望的相變特性；（2）此類相變特性的觀測(cè)需要使用復(fù)雜的測(cè)量裝置；（3）只能利用單個(gè)特定磁場(chǎng)強(qiáng)度下產(chǎn)生相變的特性進(jìn)行單點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)，精度不高。總的來(lái)說(shuō)，該標(biāo)定方法具有較高的成本和較低的可操作性，在實(shí)踐中的應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種用稀土發(fā)光材料標(biāo)定磁場(chǎng)強(qiáng)度的方法，該方法對(duì)材料溫度無(wú)特殊要求，且稀土發(fā)光材料發(fā)光強(qiáng)度在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的突變易于觀測(cè)，能有效降低磁場(chǎng)強(qiáng)度標(biāo)定的成本，磁場(chǎng)標(biāo)定精度可控，實(shí)用性強(qiáng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用稀土發(fā)光材料標(biāo)定磁場(chǎng)強(qiáng)度的方法，包括：對(duì)所述稀土發(fā)光材料施加連續(xù)變化的已知磁場(chǎng)，得到其發(fā)光強(qiáng)度發(fā)生突變時(shí)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度值；用待測(cè)磁體對(duì)所述稀土發(fā)光材料施加強(qiáng)度變化的磁場(chǎng)，通過(guò)觀測(cè)與待測(cè)磁體磁場(chǎng)強(qiáng)度呈線性關(guān)系的可觀測(cè)量，得到其發(fā)光強(qiáng)度發(fā)生突變時(shí)對(duì)應(yīng)的可觀測(cè)量的值，將發(fā)生突變時(shí)待測(cè)磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)已知磁場(chǎng)作用下發(fā)生突變時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度；根據(jù)突變點(diǎn)的可觀測(cè)量大小和磁場(chǎng)強(qiáng)度值，計(jì)算得到待測(cè)磁體磁場(chǎng)強(qiáng)度與可觀測(cè)量的關(guān)系，完成對(duì)待測(cè)磁體磁場(chǎng)強(qiáng)度的標(biāo)定。

優(yōu)選地，經(jīng)數(shù)據(jù)作圖，再進(jìn)行曲線擬合或直接讀取極值坐標(biāo)，得到已知磁場(chǎng)作用下樣品發(fā)光強(qiáng)度發(fā)生突變時(shí)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度值。

優(yōu)選地，經(jīng)數(shù)據(jù)作圖，再進(jìn)行曲線擬合或直接讀取極值坐標(biāo)，得到待測(cè)磁體作用下樣品發(fā)光強(qiáng)度發(fā)生突變時(shí)對(duì)應(yīng)的可觀測(cè)量的值。

優(yōu)選地，所述可觀測(cè)量為待測(cè)磁體線圈內(nèi)的電流、霍爾元件感應(yīng)的霍爾電壓或pick-up線圈感應(yīng)電壓。