常见的磁力计有哪几种

标量磁力计

标量磁力计对磁场的数值进行精确测量。每种类型都基于不同的物理现象：

霍尔效应：感应施加磁场时电导体上感应的电压可完美用于测量磁场

质子进动（PPM）： 利用核磁共振来测量磁场中质子的共振，测量由于它们重新定向而在线圈中感应的电压

Overhauser：类似于霍尔效应和质子进动磁力计，但使用射频信号来极化电子自旋

矢量磁力计

感应式：通过在将样品置于变化的磁场后测量在某些检测线圈中感应的电流来测量某些粒子的偶极矩

磁通门：由一个磁环芯组成，至少有两个线圈绕组：驱动绕组和感应绕组

磁通门磁力计绕组。图片由伦敦帝国理工学院提供

霍尔效应： 产生与磁场成比例的电压，并提供有关其模块和方向的信息；广泛用于传感应用，而不是用于表征磁性材料

微机电系统 （MEMS）：使用光学手段在微观尺度上检测谐振结构的运动

梯度磁强计

尽管每个梯度磁力计都略有不同，但每个都具有大致相同的元素。首先，它们需要一个设备来产生已知的磁场，该磁场可以是交替的或恒定的。其次，梯度磁力计需要一个交替梯度场的源。最后，它们还需要电子或光学手段来检测和测量合力。

它们也都具有谐振操作，因此当达到最大幅度时，磁性样本会围绕其谐振频率移动。

磁力计的另一个相关方面是磁场的方向。在一些磁力计中，例如 Zijlstra 的，交变场和直流场都是垂直对齐和定向的。相比之下，在 Foner 的磁力计中，样品垂直于磁场振动，这降低了必要设置的复杂性。

振簧磁力计

Zijlstra于 1970 年推出了第一台交替梯度磁力计。它旨在克服以前磁力计的局限性，测量磁性材料的完整磁滞曲线。

簧片磁力计由一根细线组成，在其末端附有一个很小的样品以进行表征。有两个线圈反向串联或差分耦合，以产生场梯度。该场在样品上产生一个力，从而产生簧片的振动。由于机芯非常细微，频率设置为等于簧片的机械共振，因此机芯被放大，更易于检测。使用显微镜和频闪灯观察簧片的运动。当通过线圈的电流恒定时，磁场也是恒定的；我们测量的运动与样品的磁矩成正比。

Zijlstra 的磁力计与以前的磁力计最显着的区别在于灵敏度以及完全表征磁性材料的能力。为了进行完整的磁性表征，样品需要非常小以避免缺陷，问题是能够表征微米大小的样品的磁力计只能表征一些磁性，例如剩磁或磁化率，而不能表征完整的磁滞周期。

振动样品磁力计 （VSM）

大多数测量磁矩的设备都有一个与产生交变磁场的线圈水平对齐的检测线圈。

由 Foner 于 1959 年发明的振动样品磁力计 （VSM）引入了样品运动垂直于外加磁场的新颖性。Foner 降低了设置的复杂性，避免了对磁铁的硬修改。

VSM 存在于许多实验室中并且可以在市场上买到。

组合式交变磁场磁力计

第三类磁力计结合了前一类磁力计的特点。它们是所谓的组合磁力计。他们仍然使用两个磁场；但是，它们不是只应用一个交变场和另一个恒定场，而是应用两个交变场。与 VSM 或其他仅限于直流场的磁力计相比，最大的优势是在交流和直流中对样品进行表征。

其他磁力计产生频率等于样品机械共振频率的磁场。组合磁力计产生两个磁场，其差等于共振频率。由于其中一个磁场可以设置为 0 Hz，因此它可以完美地用作传统的梯度磁力计。当改变这两个频率时，该设备用作感应器，测量磁矩的高次谐波。这种类型的磁力计由马德里技术大学的研究人员于 2015 年发明。