[發明專利]一種批量獲取磁性材料M-T、ΔS-T曲線的方法

有效

• 申請號: 201610008914.1
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105675711B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 尹海宏;楊靜;王志亮;宋長青;史敏
• 申請（專利權）人: 南通大學;史敏
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72;G01R33/14
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔡晶晶

1.一種專用于PPMS的批量獲取磁性材料的M-T曲線、ΔS-T曲線的方法，其特征在于：

該方法僅用于以美國Quantum Design公司的PPMS(Physical Property MeasurementSystem，綜合物性測量系統)進行磁性材料的磁學性質測量；且，

包括如下步驟：

A)按照符合PPMS操作規范的流程，稱量將待測試的磁性材料的質量，記錄下該質量值，將待測試的磁性材料裝入PPMS測量系統中；

以下所有操作步驟均通過計算機來完成：

B)在PPMS的控制計算機上設定測試的溫度序列值，各個測試溫度成等間距序列(間隔為ΔT)，ΔT取1K、2K、3K、4K、5K、……、10K中任一值；設定測試的磁場強度，這里所述的磁場強度是指磁滯回線中的磁場強度的絕對值的最大值，磁場從0增加到正向最大值，再逐漸變化到負向最大值，然后再逐漸回到正向最大值；在每一個設定的測試溫度下，磁性材料均歷經同樣的磁場掃描；

C)在給定溫度下給磁性材料施加一隨時間變化的外磁場H，測量在所述溫度下的第一條M-H曲線，M-H曲線也稱為M-H磁滯回線或磁化曲線；上述測試完成后，使溫度增加或減少一固定值，即溫度等步長地增大或減小，重復進行上述測量步驟；在每次測量過程中溫度保持恒定不變；依次逐次測量磁性材料的M-H曲線，直至完成所設定的所有溫度序列下的M-H曲線；

依照PPMS操作規范的流程，導出所測試材料的所有數據，除標題行外，每一行數據中由溫度值、所施加的外磁場強度、所測磁性材料的磁矩構成；根據測量數據量的多少，導出的測試數據文件為一個或多個數據文件，不同的溫度、不同的H值下的測試數據合并存儲在所述一個或多個數據文件中，即使導出的數據文件為多個，在每個單獨的數據文件中，也包含有不同的溫度、不同的H值下的測試數據，且這些H值的間隔(ΔH)是不均勻的；

D)將步驟C)測試得到的實測數據分割為按溫度組合(M-H)_T的實測數據：逐行讀取所導出的測試數據，利用計算機按照設定的測試溫度進行數據分割，將步驟C)中導出的數據文件分割成各個按照設定測量溫度值來獨立存儲M-H數據的文件，將在每個測試溫度下測量得到的(M-H)_T數據分別存儲在各自獨立的(M-H)_T文件中，這些分割得到的(M-H)_T文件存儲在外存儲器中；在每個獨立的(M-H)_T文件中，只存儲在測量得到的從正向最大H值掃描到負向最大H值的過程的數據；當步驟D)中得到多個數據文件時，則對多個數據文件輪次進行逐行讀取；具體步驟為：

D-a)從外部存儲器中逐行讀取所導出的測試數據到計算機內存或CPU的高速緩存中；當步驟C)中得到多個數據文件時，對多個數據文件輪次進行逐行讀取；當讀取第一行即標題行時，暫存第一行(即標題行)的文本內容；

D-b)當逐行讀取測試數據文件的第二行至最后一行時，以PPMS數據導出時所采用的數據分隔符為不同物理量的分隔判別標志，以步驟C)中所設定的分隔符來區分開不同物理量，將每一行的原始數據存儲于一個臨時數組中；將所讀取到的溫度實測值取為測試前設定的溫度序列中最接近的設定溫度值，并在外部存儲器中建立一個包含有該設定溫度值為文件名的數據文件；在所建立的數據文件中，以追加的方式寫入步驟D-a)中暫存的第一行即標題行的內容；

在上述步驟D-b)中，還包括：

逐行讀取第三行、第四行……時，每一次讀取到的H(Magnetic Field)值均與上一次讀取到的H(Magnetic Field)值進行比較，以獲取在整個測試過程中所施加的外磁場H(MagneticField)的最大值；當讀取到的H(Magnetic Field)值比上一次讀取到的H(Magnetic Field)值小時，即將上一次讀取到的H(Magnetic Field)值記為H最大值，以一個指定的變量來表示這一最大值；

當讀取到外磁場H(Magnetic Field)的最大值的一行測量數據時，開始向位于外存儲器中的、在步驟D-b)中建立的數據文件中以追加的方式逐行記入測量數據，直至讀取到下一不同設定溫度值或導出數據文件的結尾為止；

當讀取到的溫度值所對應的設定溫度值與上一行的設定溫度值不同時，在外存儲器中建立新的包含有該新的設定溫度值為文件名的數據文件，文件命名規則前后保持一致；

在上述步驟D-b)關于寫入數據文件的操作中，溫度值以溫度實測值即原始記錄數據寫入，或以前述所取的測試前設定的溫度序列中最接近的設定溫度值寫入；每一個物理量的數據均以自定義的分隔符進行隔離；

D-c)在步驟C)中導出的測試數據文件為多個時，繼續遍歷其他所有導出的測試數據文件，重復執行步驟D-b)；

D-d)關閉上述過程中所有打開的數據文件；

E)以計算機外存儲器為數據暫存介質，將步驟D得到的按各個溫度T單獨存儲、且磁場強度H間隔不均勻的(M-H)_T實測數據轉換、存儲為按指定磁場強度H序列單獨存儲、且H值間隔均勻的(M-H)_T數據文件：

獲得指定等間距H序列下的一系列的(M-T)_H數據文件，構成了(H，M，T)三維數組：根據步驟E)分割得的代表不同溫度下測量得到的(M-H)_T數據文件，利用計算機按照指定的H變化步長ΔH(即對指定H序列)進行數據采樣，獲得指定H序列下的一系列的(M-T)_H數據文件；

F)依次逐行讀取步驟E)得到的H值間隔均勻的(M-H)_T數據文件，求解每一個H值下的M對溫度T的偏導數

G)指定T序列，T序列為步驟B)中所設定的T序列或者是步驟B)中所設定的T序列的子集；設定積分公式dH中的積分下限和上限；依次逐行讀取步驟F)中建立的數據文件，對步驟F)中得到的一系列數據曲線在指定條件下求積分，得到指定T序列下的一系列的ΔS-T數據；

H)關閉上述所有步驟中讀、寫過的數據文件；

所述H指PPMS系統導出的數據文件中的物理量Magnetic Field，即外加磁場強度；所述M指PPMS系統導出的數據文件中的物理量Moment，即磁性材料的磁矩；所述T指PPMS系統導出的數據文件中的物理量Temperature，即測試溫度；所述S指磁性材料的磁熵。