实验十八铁磁共振讲义

1 实验十八 铁磁共振(FMR) 在现代，铁磁共振也和顺磁共振、核磁共振……等一样是研究物质宏观性能和微观结构的有效手段。铁磁共振在磁学乃至固体物理学中都占有重要地位，它是微波铁氧体物理学的基础。而微波铁氧体在雷达技术和微波通讯方面都已获得重要应用。 早在1935 年著名苏联物理学家兰道（л·д·лaHдay）等就提出铁磁性物质具有铁磁共振特性。十几年后超高频技术发展起来，才观察到铁磁共振现象。多晶铁氧体最早的铁磁共振实验发表于 1948 年，以后的工作则多采用单晶样品，这是因为多晶样品的共振吸收线较宽，又非洛仑兹分布，也不对称；并在许多样品中出现细结构。单晶样品的共振数据易于分析，不仅普遍被用来测量g 因子、共振线宽及弛豫时间，而且还可以测量磁晶各向异性参量。 【实验目 的】 1.熟 悉 微波信 号 源 的组 成 和使 用方法 ，学习 微波装 置 调 整 技术。 2.了 解 铁磁共振的基本 原 理，学习 用谐 振腔 法 观测铁磁共振的测量原 理和实验条 件 。 3.测量微波铁氧体的铁磁共振线宽；测量微波铁氧体的g 因子。 【实验仪 器 】 DH800A 型 微波铁磁共振实验系 统 和示 波器 等。 【实验原 理】 1.铁磁共振 铁磁物质的磁性来源 于原 子磁矩 ，一般 原 子磁矩 主 要由 未 满 壳 层 电 子轨 道磁矩 和电 子自 旋 磁矩决 定 。在铁磁性物质中，电 子轨 道磁矩 受 晶场 作用，其 方向不停 地在变 化 ，不能产 生 联合 磁矩 ，对外 不表现磁性，故 其 原 子磁矩 来源 于未 满 壳 层 中未 配 对电 子的自 旋 磁矩 。但 是，铁磁性物质中电 子自 旋 由 于交 换 作用形 成 磁有序 ，任 何 一块 铁磁体内 部 都形 成 许多磁矩 取 向一致 的微小 自 发磁化 区(约个 原 子)称为“ 磁畴 ” ，平 时“ 磁畴 ” 的排 列 方向是混 乱 的，所 以在未 磁化 前 对外 不显 磁性，在足 够 强 的外 磁场 作用下 ，即 可达到饱 和磁化 ，引 用磁化 强 度 矢 量M ，它表征 铁磁物质中全 体电子自 旋 磁矩 的集 体行 为，简 称为系 统 磁矩 M 。 处 于稳 恒 磁场 B 和微波磁场 H 中的铁磁物质，它的微波磁感 应强 度 H 可表示 为 0b=ijH  (1) ij 称为张 量磁导 率 ，0 为真 空 中的磁导 率 。 ,10000...