文档介绍：南 京 大 学
近代物理实验报告
12。6 钙钛矿锰氧化合物居里温度的测量
学 号: 11112０２30
姓 名： 朱瑛莺
２０14年5月9日
摘 要
钙钛矿锰氧化合物在温度处于或高于居里温度时,原子的热运动能大于自旋交换作用能,原子磁矩有序排列不复存在,，得到材料的居里温度。
关键词:居里温度 钙钛矿锰氧化物 磁化强度 补偿线圈
1 引言
1、磁性材料的自发磁化来自磁性电子间的交换作用。在磁性材料内部，交换作用总是力图使原子磁矩呈有序排列：平行取向或反平行取向。但是随着温度升高，原子热运动能量增大,逐步破坏磁性材料内部的原子磁矩的有序排列，当升高到一定温度时,热运动能和交换作用能量相等,原子磁矩的有序排列不复存在，强磁性消失,材料呈现顺磁性，此即居里温度.
不同材料的居里温度是不同的。材料居里温度的高低反映了材料内部磁性原子之间的直接交换作用、超交换作用、双交换作用。因此，深入研究和测定材料的居里温度有着重要意义.
居里温度的测量方法
（１）通过测定材料的饱和磁化强度和温度依赖性得到Ms-T曲线，从而得打Ms降为零时所对应的居里温度。这种方法适用于那些可以用来在变温条件下直接测量样品饱和磁化强度的装置,例如磁天平、振动样品磁强计以及ＳＱUＩD等．图１示出了纯Ni的饱和磁化强度的度依赖性。由图可以确定Ni的居里温度．
图1 Ni的Ms—T曲线 图2 镍锌铁氧体的μi -T曲线
（2）通过测定材料在弱磁场下的初始磁导率μｉ 的温度依赖性,利用霍普金森效应,确定居里温度．霍普金森效应指的是一些软磁材料的初始磁导率在居里点附近，由于磁晶各向异性常数K1 随温度升高而趋于零的速度远快于饱和磁化强度随温度的变化，而初始磁导率μi∝Ms２/K1,因此在局里温度附近，μi 会显示一最大值，随后快速趋于零的现象。 图２示出了不同成分的镍锌铁氧体的初始磁导率随温度的变化，这些材料的霍普金森效应十分明显．由图也可以确定各样品的居里温度。
(３）通过测量其他磁学量(如磁致伸缩系数等)的温度依赖性求得居里温度。
(４)通过测定一些非磁学量如比热、电阻温度系数、热电势等随温度的变化，随后根据这些非磁学量在居里温度附近的反常转折点来确定居里温度．
2、钙钛矿锰氧化物
钙钛矿锰氧化物指的是成分为（Ｒ是二价稀土金属离子,Ａ为一价碱土金属离子）的一大类具有ＡBO３型钙钛矿结构的锰氧化物。理想的ABO3型（A为稀土或碱土金属离子,B为Mn离子。钙钛矿具有空间群为立方结构，如以稀土离子Ａ作为立方晶格的顶点,则Ｍn离子和离B子分别处在体心和面心的位置，同时,Mn离子又位于六个氧离子组成的ＭnO６八面体的重心，如图１(a)所示．图1（b）则是以Mｎ离子为立方晶格顶点的结构图。一般,把稀土离子和碱土金属离子占据的晶位称为A位，而Mn离子占据的晶位称为Ｂ位。
图3 ABO３钙钛矿结构
这些钙钛矿锰氧化物的母本氧化物是，Mn离子为正二价，这是一种显示反铁磁性的绝缘体，—6０年代,人们已经发现,如果用二价碱土金属离子（Ｓr、Ca、Pb等）部分取代三价稀土离子,Mn离子将处于／混合价状态，于是,通过和离子之间的双交换作用,在一定温度（Tp)以下、将同时出现绝缘体—金属转变和顺磁性-铁磁性转变。随着含Ｓr量的增加，锰氧化物的R—Ｔ曲线形状发生明显变化．
２ 实验目的
了解磁性材料居里温度的物理意义;
测定钙钛矿锰氧化物样品的居里温度
3 实验原理
如图４给出出了样品和测试线圈支架示意图。测试线圈由匝数和形状相同的探测线圈组A和补偿线圈组B组成． 样品和热电偶置于其中一个石英管A中,另一个线圈组是作为补线圈引入的，以消除变温过程中因