磁譜

磁譜

在磁場很弱的情況下,磁性物質的起始磁導率μo或起始磁化率Ⅹo)與磁場頻率f的關係稱為磁譜。在20世紀初,便開始了鐵磁物質的高頻磁性的研究,並提出了複數磁導率和磁譜的概念。隨著無線電電子科學技術的迅速發展,對磁性材料高頻特性的套用和研究日益增多,特別是鐵氧體材料的發展及其廣泛套用後,關於磁譜的研究和認識更加深入。

基本含義,分類,低頻區,高頻區,超高頻區,

基本含義

在交變磁場作用下,磁性物質的磁導率μ(或磁化率Ⅹ)成為複數,即μ=μ'-jμ″(或Ⅹ=Ⅹ'-jⅩ″),式中μ'(或Ⅹ')為實分量,μ″(或Ⅹ″)為虛分量。實分量μ'表示材料中磁能存儲的程度,又稱彈性或頻散分量;虛分量μ″表示材料中磁能的損耗程度,又稱非彈性或吸收分量。
在磁場很弱的情況下,磁性物質的起始磁導率μo或起始磁化率Ⅹo)與磁場頻率f的關係稱為磁譜。在20世紀初,便開始了鐵磁物質的高頻磁性的研究,並提出了複數磁導率和磁譜的概念。隨著無線電電子科學技術的迅速發展,對磁性材料高頻特性的套用和研究日益增多,特別是鐵氧體材料的發展及其廣泛套用後,關於磁譜的研究和認識更加深入。附圖是鐵氧體等非金屬磁性材料的磁譜示意圖。

分類

一般說來,物質的磁性與外加磁場頻率有密切關係,例如磁後效、磁弛豫、磁共振等。這些現象屬於廣義磁譜的範疇。通常所說的磁譜是指起始磁導率 μo與外加磁場頻率 f的關係。產生磁譜特性的機制因頻段不同而異,根據圖可以把磁譜分為三個區域:低頻區、高頻區和超高頻區。

低頻區

低頻區(<106赫)磁譜
非金屬磁性材料的磁導率實分量一般在這頻區變化不大(對於金屬磁性材料就有顯著的變化),虛分量μ″的數值也很小。如果強磁體尺寸與電磁場在其中的波長相近
(其中μo、εo、μ、ε分別為真空和媒質中的磁導率和介電常數),則會在強磁體中產生駐波,因而產生尺寸共振。這是圖中曲線上有時在低頻處出現μ″吸收峰(1)和μ┡頻散(1)的原因。在設計低頻磁性器件時,必須避免磁芯的尺寸共振。
磁譜磁譜

高頻區

高頻區(約106~108赫)磁譜
磁導率實分量μ┡隨頻率上升而很快下降,虛分量μ″出現最大值。這一段磁譜的機制在一般情況下主要是疇壁共振和弛豫。

超高頻區

超高頻區(108~1010赫)磁譜其特徵是磁導率 μ┡和μ″表現強烈頻散和吸收(曲線中 3)。產生這段磁譜的主要機制為內部退磁場或磁晶各向異性有效場(見磁各向異性)引起的自然共振。一般在頻率f>1010赫時,μ┡已趨近於1。
對於一些亞鐵磁性(見鐵氧體)和反鐵磁性材料,在頻率高於1011赫時,還可能由內部交換場引起自然交換共振的頻散和吸收。

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