[发明专利]一种用稀土发光材料标定磁场强度的方法

说明书

技术领域

本发明属于磁场强度标定技术领域，更具体地，涉及一种用稀土发光材料标定磁场强度的方法。

背景技术

稀土发光材料是指在外加能量(光源)激发下能够发光的稀土离子掺杂的化合物材料，广泛应用于发光、显示、特种材料（如激光晶体），以及荧光标记、传感等领域。其发光原理是，稀土发光材料在外激发作用下，低能级的电子获得能量被激发到高能级，经过弛豫后再经过辐射跃迁回到低能级，同时发出一个或多个光子。概括地讲，其应用包括两个方面：一是直接利用其发光特性进行照明或产生新的光源，二是利用其发光随外界环境的变化规律进行传感和标定。

近年来，随着强磁场下的科学研究的不断发展，人们对磁场尤其是强磁场传感和标定方法的实用性也提出了越来越高的要求。此外，磁场传感和标定还被广泛应用于磁体质量评估、磁场遥感探测等诸多领域。目前常用的标定方法利用的是氟化锰在特定磁场下发生相变的特性。其工作原理是，先将氟化锰样品置于已知磁场中，变化磁场观测样品发生相变的磁场强度并记录下来作为已知标准强度H_c；然后将同一样品置于待测磁场H中，变化磁场观测样品相变特征，将相变处的磁场强度作为已知的磁场强度，即令H=H_c，其它磁场强度使用外推的方法计算获得。

上述方法利用了氟化锰材料在单个特定磁场强度H_c下产生相变的特性来进行标定。该方法具有如下不足：（1）标定过程中，材料的温度必须稳定在其奈尔温度（68K）以下，以保证样品具有期望的相变特性；（2）此类相变特性的观测需要使用复杂的测量装置；（3）只能利用单个特定磁场强度下产生相变的特性进行单点对准，精度不高。总的来说，该标定方法具有较高的成本和较低的可操作性，在实践中的应用受到限制。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用稀土发光材料标定磁场强度的方法，该方法对材料温度无特殊要求，且稀土发光材料发光强度在磁场作用下产生的突变易于观测，能有效降低磁场强度标定的成本，磁场标定精度可控，实用性强。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用稀土发光材料标定磁场强度的方法，包括：对所述稀土发光材料施加连续变化的已知磁场，得到其发光强度发生突变时对应的磁场强度值；用待测磁体对所述稀土发光材料施加强度变化的磁场，通过观测与待测磁体磁场强度呈线性关系的可观测量，得到其发光强度发生突变时对应的可观测量的值，将发生突变时待测磁体的磁场强度对应已知磁场作用下发生突变时的磁场强度；根据突变点的可观测量大小和磁场强度值，计算得到待测磁体磁场强度与可观测量的关系，完成对待测磁体磁场强度的标定。

优选地，经数据作图，再进行曲线拟合或直接读取极值坐标，得到已知磁场作用下样品发光强度发生突变时对应的磁场强度值。

优选地，经数据作图，再进行曲线拟合或直接读取极值坐标，得到待测磁体作用下样品发光强度发生突变时对应的可观测量的值。

优选地，所述可观测量为待测磁体线圈内的电流、霍尔元件感应的霍尔电压或pick-up线圈感应电压。