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古埃磁天平

产品时间:2019-07-17

简要描述:

埃磁天平的工作原理,如下(图一)所示。将圆柱形样品管(内装粉末状或液体样品),悬挂在分析天平的底盘上,使样品管底部处于电磁铁两极的中心(即处于均匀磁场区域),此处磁场强度最大。样品的顶端离磁场中心较远,磁场强度很弱,而整个样品处于一个非均匀的磁场中。但由于沿样品的轴心方向,即图示z方向,存在一个磁场强度 H/ z,故样品沿z方向受到磁力的作用,它的大小为:

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磁天平 古埃(Gouy)磁天平 古埃磁天平 型号:HAD-IA

古埃(Gouy)磁天平的特点是结构简单,灵敏度高。用古埃磁天平测量物质的磁化率进而求得磁矩和未成对电子数,这对研究物质结构有着重要的意义。

一、工作原理

古埃磁天平的工作原理,如下(图一)所示。将圆柱形样品管(内装粉末状或液体样品),悬挂在分析天平的底盘上,使样品管底部处于电磁铁两极的中心(即处于均匀磁场区域),此处磁场强度最大。样品的顶端离磁场中心较远,磁场强度很弱,而整个样品处于一个非均匀的磁场中。但由于沿样品的轴心方向,即图示z方向,存在一个磁场强度 H/ z,故样品沿z方向受到磁力的作用,它的大小为:

(图一)古埃磁天平工作原理示意图

式中H为磁场中心磁场强度,H0为样品顶端处的磁场强度, 为样品体积磁化率, 为空气的体积磁化率,S为样品的截面积(位于x、y平面),μ0为真空磁导率。

通常H0即为当地的地磁场强度,约为40A·m-1,一般可略去不计,则作用于样品的力为:

由于天平分别称装有被测样品的样品管和不装样品的空样品管在有外加磁场和无外加磁场时的质量变化,则有:

△m=m磁场-m无磁场 (-3)式

显然,某一不均匀磁场作用于样品的力可由下式计算:

于是有:

整理后得:

物质的摩尔磁化率为: 而

故:

式中:h为样品的实际高度,m为无外加磁场时样品的质量,M为样品的摩尔质量, 为样品密度(固体样品指装填密度)。

(-7)式中真空磁导率μ0=4π×10-7N·A-2;空气的体积磁化率 =3.64×10-7(SI单位),但因样品管体积很小,故常予忽略。该式右边的其它各项都可通过实验测得,因此样品的摩尔磁化率可由(-7)式算得。

(-7)式中磁场两极中心处的磁场强度H,可使用面板上的特斯拉计测量,或用已知磁化率的标准物质进行间接测量。

常用的标准物质有莫尔氏盐(NH4)SO4·FeSO4·6H2O、CuSO4·5H2O等。例如莫尔氏盐的 M与热力学温度T的关系式为:

二、 仪器的结构及使用

(一)HD—ⅠA型古埃磁天平结构

如(图二)所示,它是由电磁铁、稳流电源、数字式毫特斯拉计、照明等构成。该仪器主要技术指标参考如下:

磁极直径:40mm

磁隙宽度:0~40mm

磁场稳定度:优于0.01h-1

励磁电流工作范围:0~10A

励磁电流工作温度:<60°

功率总消耗:约300W

(二)磁场

仪器的磁场:由电磁铁构成,磁极材料用软铁,在励磁线圈中无电流时,剩磁为最小。磁极端为双截锥的圆锥体,

极的端面须平滑均匀,使磁极中心磁场强度尽可能相同。磁极间的距离连续可调,便于实验操作。

(图二)磁天平结构图

1、电流表 2、特斯拉计 3、励磁电流调节旋钮

4、样品管 5、电磁铁 6、清零

7、电源开关 8、磁场强度校正

后面板图如下:

(三)稳流电源

励磁线圈中的励磁电流由稳流电源供给。电源线路设计时,采用了电子反馈技术,可获得很高的稳定度,并能在较大幅度范围内任意调节其电流强度。

(四)分析天平(自配)

HAD-ⅠA型古埃磁天平需自配分析天平。在作磁化率测量中,常配电子天平。在安装时,将电子天平底部中间的一螺丝拧开,里面露出一挂钩,将一根细的尼龙线一头系在挂钩上,另一头与样品管连接。

注:电子天平底部带挂钩。

 

 

 

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