[發明專利]一種基于低頻阻抗分析儀的測量薄膜磁極化率測量方法

在審

• 申請號: 201710045237.5
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106841316A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 孫劍飛;范鳳國;張韜敏;王鵬;馬思雨;顧寧
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02;G01N1/28
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳國強

技術領域

本發明涉及一種基于低頻阻抗分析儀磁性顆粒膜磁極化率測量方法，本發明還涉及非磁性薄膜的電極化率測量方法。

背景技術

隨著電子材料的普及和發展，磁性材料在信息儲存、磁傳感器、工業自動化控制、及各種安全系統方面有著廣泛的應用。電子設備的進一步微型化，要求對磁性材料的測量頻率也在不斷提升。傳統的對于高頻測量磁極化率的方法有諧振微擾法、單線圈法、帶線法等，這些方法適用于介電損耗和磁滯損耗材料。這些測量方法處于發展階段。

薄膜磁性材料，由于厚度小，易變形。同時存在較強的各向異性。測量難度大。測量誤差高。復數磁極化率作為磁性材料的一個重要參數，如何有效的測量出一定頻率范圍下的相對值對于評價磁性材料有著重要的意義。針對目前復數磁極化率存在的缺陷，利用低頻阻抗分析儀來測定復數磁極化率。

發明內容

本發明的目的是針對目前復數磁極化率存在的缺陷，提供一種基于低頻阻抗分析儀的測量薄膜磁極化率測量方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于低頻阻抗分析儀的測量薄膜磁極化率的方法，通過低頻阻抗分析儀在變頻下測量無磁性薄膜的阻抗，推導出電極化率；然后通過低頻阻抗分析儀在變頻下測量磁性薄膜的阻抗，利用上述步驟得到的電極化率推導出相應復數磁極化率。

所述磁性薄膜為磁性γ-Fe₂O₃納米顆粒組成的薄膜，所述無磁性薄膜為α-Fe₂O₃納米顆粒組成的薄膜。

所述γ-Fe₂O₃納米顆粒和α-Fe₂O₃納米顆粒的粒徑均為10nm。

在不是十分高的頻率下，磁性薄膜表面阻抗表示為：其中，μ表示磁極化率，ε表示材料的電極化率。通過低頻阻抗分析儀測量阻抗，借助于確定的電極化率推導出相應的磁極化率。

有益效果：本發明提供的方法能夠測量非磁性金屬薄膜的電極化率；以及檢測磁性薄膜的磁極化率。不僅可以檢測γ-Fe₂O₃納米顆粒薄膜復數磁極化率，還可以檢測其他金屬薄膜電極化率和磁性薄膜磁極化率。

附圖說明

圖1是本發明提供的一種測量結構示意圖；其中，1為低頻阻抗分析儀；2為測試樣品；

圖2是本發明中測得磁性薄膜阻抗實部；

圖3是本發明中測得磁性薄膜阻抗虛部；

圖4是本發明中計算磁性薄膜阻抗實部；

圖5是本發明中計算磁性薄膜阻抗虛部。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。

本發明是一種基于低頻阻抗分析儀的薄膜磁極化率測量方法，薄膜制備基于層層自組裝技術，利用低頻阻抗分析儀變頻下對磁性薄膜進行磁極化率檢測。本發明不僅可以檢測γ-Fe₂O₃納米顆粒薄膜復數磁極化率，還可以檢測其他金屬薄膜電極化率和磁性薄膜磁極化率。

下面結合具體實施例對本發明做進一步說明：

實施例

(1)合成裸的γ-Fe₂O₃納米顆粒和α-Fe₂O₃納米顆粒。

(2)將以上納米顆粒通過靜電吸附的原理，用層層自組裝方法將納米顆粒組裝在直徑為1cm的載玻片上。組裝后的薄膜厚度約為300nm。

(3)將步驟(2)所述的α-Fe₂O₃納米顆粒組成的薄膜用低頻阻抗分析儀測量阻抗，如圖1所示，利用經典電磁學理論計算出電極化率。

(4)將步驟(2)所述的γ-Fe₂O₃納米顆粒組成的薄膜用低頻阻抗分析儀測量阻抗，如圖1所示，利用步驟(3)中得到的電極化率，通過經典電磁學理論計算出磁極化率。

(5)測量原理分析

經典電磁學理論，在頻率不太高，薄膜材料表面阻抗有如下公式：

用復數表示各個分量

ξ＝ξ'+iξ”； (2)

μ＝μ'+iμ”； (3)

ε＝ε'+iε”； (4)

帶入公式(1)

無磁性的薄膜磁極化率可以看作1，通過公式可求得：