铁磁共振90PB07204069李斌实验原理：本实验要求学习用传输式谐振腔法研究铁磁共振现象，测量YIG小球（多晶）的共振线宽和g因子。实验原理铁磁共振一般是在微波频率下进行（波长为3cm左右）。将铁磁物质置于微波磁场中，它的微波磁感应轻度Bm可表示为BμH（1）μ0为真空中的磁导率，μ称为张量磁导率。μ=（2）μ、k称为张量磁导率的元素（3）（4）当外加稳恒磁场B时，μ、k的实部和虚部随B的变化曲线如图2.3.2-1。μ’、k’在处数值和符号都剧烈变化，称为色散。μ’’、k’’在处达到极大值，称为共振吸收，此现象即为铁磁共振。这里ω0为微波磁场的角频率，γ为铁磁物质的旋磁比。1μ’’决定铁磁物质磁能的损耗，当时，磁损耗最大，常用共振吸收线宽来描述铁磁物质的磁损耗大小。的定义如图2.3.2-2，它是μ’’/2处对应的磁场间隔，即半高宽度。铁磁共振实验通常采用谐振腔法，该法灵敏度较高，但测量的频率较窄。谐振法中，可采用传输式腔，其传输系数与样品共振吸收的关系简单，便于计算，但难以用抵消法提高灵敏度。若采用反射式腔，其反射系数与共振吸收关系复杂，计算麻烦，但可提高灵敏度。本实验用传输式谐振腔测量直径约1mm的多晶铁氧体小球μ’’与B的关系曲线，计算和g因子。2图2.3.2-3为实验装置图。实验的测量原理是将铁氧体小球置于谐振腔微波磁场的最大处，使其处于相互垂直的稳恒磁场B和微波磁场Hm中，如图2.3.2-4，则样品与谐振腔构成一个谐振系统，保持微波发生器输出功率恒定，调节谐振腔（若使用可调谐振腔时），或微波发生器（当用固定式谐振腔时），使谐振腔谐振频率ω与微波磁场频率ω0箱等，当改变B的大小时，由于铁磁共振，μ相应的发生变化，因而影响谐振腔的谐振频率和腔的有载品质因数QL，在样品很小，磁导率变化引起系统参量的变化不大的条件下，根据腔的微扰理论，有A是一个常数，与谐振腔尺寸和样品大小有关。对于传输式谐振腔，在谐振腔始终调谐时，在输入功率不变的情况下，输出功率为（8）即。式中QL为腔的品质因数。因而可通过测量QL的变化来测量，而QL的变化可以通过腔的输出功率Pout的变化来测量，这就是测量的基本思想。必须注意的是，当B改变时，磁导率的变化会引起谐振腔谐振频率的变化（频散效应），故实验时，每改变一次B都要调节谐振腔（或微波发生器频率），使它与输入微波磁场的频率调谐，以满足式（8）的关系，这种测量称逐点调谐，可以获得真实的共振吸收曲线，如图2.3.2-5，此时，对应于B1、B2...
