物性综合测量系统（PPMS）-科学指南针

项目简介

PPMS系统的设计思想是在一个完美控制的温度和强磁场平台上，集成全自动的电学，磁学，热学等各种物性测量手段。PPMS的基本组成功能可以分为以下几个部分，温度控制磁场，直流电学测量和PPMS控制软件系统，基本系统的硬件，包括测量样品腔，普通液氦杜瓦，超导磁体以及电源组件，真空泵计算机和电子控制系统等。对于绝大多数常规实验项目，PPMS已经设计好了全自动的测量软件，具有标准测量功能，如磁滞回线、电阻率、磁阻、霍尔系数、伏安特性等。另有MPMS-SQUID，可以测弱磁信号样品，测试更精密。

结果展示

1、测试结束后拿到的数据结果形式：包括原始数据、数据说明文件

2. M-H曲线（磁场范围±9T）

3. MT曲线：ZFC/FC (2-400K)

更多内容可在测试完成后查看结果说明。

样品要求

1. 粉末样品：＞3mg，最好在10-50mg范围内；
2. 块状样品：0.1*0.1*0.1mm<块体样品<2*2*2mm；
3. 薄膜样品：1*1*0.1mm<薄膜样品<2*2*2mm；
4. 液体样品：液体量建议1-3ml，至少提供50ul。

常见问题

1. PPMS-VSM和MPMS-SQUID的区别与选择标准

PPMS-VSM精度比MPMS-SQUID差约两个数量级，VSM通常用于测试强信号样品（如铁磁块体和粉末等），SQUID通常用于测试弱信号样品（如薄膜或磁性较弱的铁磁/反铁磁/亚铁磁粉末和块体样品等）。选择什么设备进行测试，主要依据是样品的信号大小，如果样品磁矩信号大于5E-5 emu，用VSM就可以满足，如果样品磁矩信号小于5E-5 emu，建议用SQUID，SQUID精度比较高。

2. 磁导率跟磁化率的区别？

相对磁导率，有时候被定义为符号μ_r，是介质的磁导率μ和真空磁导率μ₀的比值：μ_r = μ /μ₀以相对磁导率的形式；磁化率为：χ_m = μ_r– 1。χ_m是一个无量纲的量，有时候被称为体积磁化率，以区别χ_p （质量磁化率）和χ_M（摩尔或摩尔质量磁化率）。在真空中磁感应强度B与磁场强度H间的关系为：B=μ₀H；在磁性材料中：B=μ₀（H+M），磁性材料的磁导率定义为磁感应强度与磁场强度之比：μ=B/H，μ₀：真空磁导率；μ：绝对磁导率，单位为H/m，μ_r：相对磁导率；μ_r =μ/μ0，磁化率定义为磁化强度与磁场强度之比：χ=M/H。

3. 常见的单位换算

4. 磁滞回线对称，两侧矫顽力数据不对称，矫顽力要怎么看？

磁滞回线与M等于的零轴（H轴）的交点即为矫顽力，与H等于零的轴（M轴）的交点即为剩磁。实际测试时，由于样品具有一定尺寸，很难在设备的鞍点上精确对心（即使样品的重心与设备的鞍点中和，一般情况下样品不是球形，很难达到中心对称），因此导致测量时磁化强度M不是严格按照磁场H（X轴）对称，会有大概低于毫emu量级的偏差，但这个偏差相对于磁矩的测量值是一个非常小的值（从磁滞回线图上肉眼无法分辨的差别），实际上一般只有“千分之几”的偏差量级，是一个极小值。与X轴交点绝对值之和除以2就是矫顽力。

5. ZFC/FC是什么测试？FC测试一般是升温测还是降温测？

ZFC/FC测试，属于特殊的MT测试，ZFC是样品在0磁场下降至低温，然后在低温施加一个磁场，边升温边测试；FC是样品在磁场条件下降至低温，保持磁场大小不变，边升温边测试。因此ZFC/FC是不同降温（是否施加磁场）下的MT测试，相当于2条MT曲线。有的会要求降温过程测试FC（也称为FCC），但FCC测试时，由于和ZFC变温方向不同，会由于热传导的滞后效应，使得ZFC和FCC错位。所以一般建议FC也和ZFC一样，用升温测试。