磁性质测量系统主要功能

测量物质的基本磁性质。主要包括：1. 恒定外场下的变温磁矩的测量；2. 恒定温度下变场磁矩的测量；3. 选定频率下的交流磁矩的测量；4.恒定温度，不同频率下的交流磁矩；5.光照条件下的上述各种测量；6.单晶样品的上述各种测量。

工作温度范围：1.9-400 K；磁场变化范围：±5 T；DC/AC灵敏度10^(-8) emu。备有单晶样品杆、光照样品杆和超低场附件。用于小样品、弱信号的测量，2-300 K各种磁性材料的单晶、多晶等样品的表征。

在居里温度以下，铁磁或亚铁磁材料内部存在很多具有各自的自发磁矩且磁矩成对的小区域。这些小区域排列的方向紊乱，宏观上这些小区域的集合体在外界表现出整体磁矩为零，不显磁性的现象。这些小区域即称为磁畴。磁畴之间的界面称为磁畴壁（magnetic domain wall）。当有外磁场作用时，磁畴内一些磁矩转向外磁场方向，使得与外磁场方向接近一致的总磁矩得到增加，这类磁畴得到成长，而其他磁畴变小，结果是磁化强度增高。随着外磁场强度的进一步增高，磁化强度增大，但即使磁畴内的磁矩取向一致，成了单一磁畴区，其磁化方向与外磁场方向也不完全一致。只有当外磁场强度增加到一定程度时，所有磁畴中磁矩的磁化方向才能全部与外磁场方向取向完全一致。此时，铁磁体就达到磁饱和状态，即成饱和磁化。一旦达到饱和磁化后，即使磁场减小到零，磁矩也不会回到零，残留下一些磁化效应。这种残留磁化值称为残余磁感应强度（以符号Br表示）。饱和磁化值称为饱和磁感应强度（Bs）。若加上反向磁场，使剩余磁感应强度回到零，则此时的磁场强度称为矫顽磁场强度或矫顽力（Hc）。

从物质的原子结构观点来看，铁磁质内电子间因自旋引起的相互作用是非常强烈的，在这种作用下，铁磁质内部形成了一些微小的自发磁化区域，叫做磁畴。每一个磁畴中，各个电子的自旋磁矩排列的很整齐，因此它具有很强的磁性。磁畴的体积约为10^-12m³～10^-9m³，内含约10¹⁷～10²⁰ 个原子。在没有外磁场时，铁磁质内各个磁畴的排列方向是无序的，所以铁磁质对外不显磁性。当铁磁质处于外磁场中时，各个磁畴的磁矩在外磁场的作用下都趋向于沿外磁场中的磁化程度非常大，它所建立的附加磁场强度B'比外磁场的磁场强度B在数值上一般要大几十倍到数千倍，甚至达数万倍。

电流频率低时，主要借由有形的导电体才能发射电磁波并传递。原因是在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去；电流频率高时即可以电磁波的形式在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。举例来说，太阳与地球之间的距离非常遥远，但在户外时，我们仍然能感受到和煦阳光的光与热，这就好比是“电磁辐射借由辐射现象传递能量”的原理一样。

电磁波可以被金属物质阻挡并反射。金属板可以阻挡并反射频率低于X射线以下的电磁波，频率大于等于X射线时，电磁波能量较高，会直接穿透过去。金属网也可以阻挡并反射电磁波，但只能针对波长较长的电磁波。对于波长较长的电磁波，当金属网孔径小于波长的1/4时（d<λ/4），就可以起到阻挡电磁波的效果，比如金属网可以屏蔽微波炉的辐射，电梯的金属板可以屏蔽移动信号等。对于波长较短但频率不大于紫外线的电磁波（这里的波长较短指的是波长尺度远远小于物体孔隙尺度，一般在微米级别或微米级别以下），比如红外线、可见光和紫外线，此时电磁波能通过网孔（网孔的尺度较波长大），但是仍然会被金属板所阻挡并反射，这就解释了为什么所有金属物质都能强烈地反射可见光，这也是金属物质带有光泽的根本原因，比如光可以通过铁丝网，但不能通过铁板，此外铁板具有优良的反光能力。对于波长更短的电磁波，则无法被金属板所阻挡，如X射线和伽马射线，这是由于其频率（能量）过高，粒子性显著，导致其穿透力极强，所以可以无视金属物质，直接穿透过去。

电磁波为横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变，其强度与距离的平方成反比，波本身带动能量，任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。其速度等于光速c（299792458m/s≈3×10⁸m/s）。在空间传播的电磁波，距离最近的电场（磁场）强度方向相同，其量值最大两点之间的距离，就是电磁波的波长λ，电磁每秒钟变动的次数便是频率f。三者之间的关系可通过公式c=λf。

电磁波的传播不需要介质，同频率的电磁波，在不同介质中的速度不同。不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。且电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播，若同一种介质是不均匀的，电磁波在其中的折射率是不一样的，在这样的介质中是沿曲线传播的。通过不同介质时，会发生折射、反射、衍射、散射及吸收等等。电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其衰减也越少，电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。机械波、电磁波与引力波都能发生折射、反射、衍射、干涉，因为所有的波都具有波动性。衍射、折射、反射、干涉都属于波动性。

电磁波的电场(或磁场)随时间变化，具有周期性。在一个振荡周期中传播的距离叫波长。振荡周期的倒数，即每秒钟振动(变化)的次数称频率。

波长与频率的乘积就是每秒钟传播的距离，即波速。令波长为λ，频率为f，速度为V，得：λ=V/f波长入的单位是米(m)，速度的单位是米/秒(m/sec)，频率的单位为赫兹(Hertz，Hz)。整个电磁频谱，包含从极低频无线电波到极高频伽马宇宙射线的各种波、光、和射线的集合。不同频率段落分别命名为极长波电磁波(3KHz以下的无线电波)、无线电波(3KHz—300GHz)、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线(伽马射线)和宇宙射线(超高能伽马射线)。

铁棒和钢棒本来不能吸引钢铁，当磁铁靠近它或与它接触时，它便有了吸引钢铁的性质，也就是被磁化了。软铁磁化后，磁性很容易消失，称为软磁性材料。而钢铁等物质在磁化后，磁性能够保持，称为硬磁性材料。硬磁性材料可做成永磁体，还可以用来记录信息。磁带上就附有一层硬磁性材料制成的小颗粒。