順磁場材料

順磁場材料即材料具有順磁性，是按照磁體磁化時磁化率的大小和符號分類的一類。一些物質在受到外磁場作用後，感生出與外磁場同向的磁化強度，其磁化率大於零，但數值很小，僅為10^-6～10^-3數量級，這種材料稱為順磁性材料。順磁性物質的磁化率與溫度有密切關係。順磁性物質包括稀土金屬和鐵族元素的鹽類等。

基本介紹

• 中文名：順磁場材料
• 外文名：paramagnetism
• 又稱：順磁性材料
• 領域：電磁學

簡介

順磁性是指材料對磁場回響很弱的磁性。如用磁化率k=M/H來表示（M和H分別為磁化強度和磁場強度），從這個關係來看，磁化率k是正的，即磁化強度的方向與磁場強度的相同，數值為10^-6—10^-3量級。

一些原子核（如1H，7Li，11B，13C，17O等以及中子）具有磁矩，在磁場作用下會產生順磁性，但其順磁磁化率比電子對順磁性的貢獻小得多。因而在討論物質的順磁性時，可不計及核的順磁性。

理論概念

從原子結構來看，組成順磁性物體的原子、離子或分子具有未被電子填滿的內殼層，這類材料的原子、離子或分子中存在固有磁矩，因其相互作用遠小於熱運動能，磁矩的取向無規，使材料不能形成自發磁化。在經典理論中，磁矩在磁場中可取任意方向。所有這些材料中的原子或離子在磁場作用下所產生的磁矩都很小。如許多過渡金屬和稀土元素的絕緣化合物，有機化合物中的自由基，以及少數順磁性氣體（如NO，O₂），在一般情況下磁化率隨溫度的變化遵從居里定律：κ=C/T，式中C稱為居里常數，T為溫度。

順磁性的微觀解釋

一些材料中的磁矩雖有交換作用，如鐵磁和亞鐵磁材料，但在高於居里溫度情況下的磁化率隨溫度的變化遵從居里－外斯定率：κ=C/(T－T_P)。式中T_P稱為材料的順磁居里溫度。對於鐵磁性物質交換作用為正，T_P>0；對於反鐵磁性物質交換作用為負，T_P<0。

套用

順磁性有其重要的套用，從順磁物質的順磁性和順磁共振可以研究其結構，特別是電子組態結構；利用順磁物質的絕熱去磁效應可以獲得約1—10^-3K的超低溫度；順磁微波量子放大器是早期研製和套用的一種超低噪聲的微波放大器，促進了雷射器的研究和發明，在生命科學中，如血紅蛋白和肌紅蛋白在未同氧結合時為順磁性，同氧結合後轉變為抗磁性，這兩種弱磁性的相互轉變反映了生物體內的氧化還原過程 ，其磁性研究成為生命現象的一種方法；目前醫學上從核磁共振成像技術發展到電子順磁共振成像技術，可以顯示生物體內順磁物質（如血紅蛋白和自由基等）的分布和變化，此外某些測氧儀利用了順磁性的原理。

熱順磁性氧氣分析儀

鹼金屬元素和除鐵、鈷、鎳以外的過渡元素都具有順磁性。

順磁共振波譜儀