[发明专利]基于LabVIEW的短路微带线铁磁共振测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于LabVIEW的短路微带线铁磁共振测量系统及方法。该系统包括短路微带线夹具、高斯计、螺线管、矢量网络分析仪、电流源和程控计算机。程控计算机控制矢量网络分析仪给短路微带线提供单频的信号源，并控制电流源输出稳定的电流给螺线管，使得螺线管内部产生均匀稳定的磁场；改变磁性薄膜样品水平方向的磁场大小，程控计算机检测反射回来的微波信号S11参数，并做出S参数和磁场的关系曲线图，通过对曲线图进行数据处理，得到磁性薄膜样品的共振线宽、旋磁比以及朗德因子。本发明的测量系统不需要加入较高的测量磁场；同时，本发明提供的测量方法适用于宽频及微波低频段测量，并可以实现扫场、扫频测量。

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种磁性薄膜材料的微波分析装置，具体为一种基于LabVIEW的短路微带线铁磁共振测量系统。

背景技术

铁磁共振(FMR)是20世纪40年代发展起来的一种研究物质宏观性能和微观结构的重要实验手段。它利用磁性物质从微波磁场中强烈吸收能量的现象，与核磁共振和顺磁共振一样在磁学和固体物理学研究中占有重要地位。

磁性薄膜的铁磁共振测量在高频磁学和自旋电子学中有非常重要的应用，例如硬盘的读取头，MRAM，自旋磁矩MRAM和自旋转矩振荡器等。铁磁共振实际上是磁性材料原子中电子的自旋顺磁共振，因此需要微波来提供电子跃迁所需要的能量。通过计算测量得到铁磁共振曲线可得到共振线宽，并通过公式：和可以计算出旋磁比γ和朗德因子g。其中f为共振频率，B₀为共振磁场，μ_B为波尔磁子，为普朗克常量。

目前常用的铁磁共振测试方法是谐振腔法。但是其谐振腔的共振频率是由生产时的尺寸决定的，一般在9G附近，而且无法更改。根据共振频率与磁场的平方成正比可以知道，频率越高，对应的磁场强度也就越强。所以，传统的测试方法中的磁场需要加到几千奥斯特，而强磁场都是由电磁铁提供的，导致测试装置不仅笨重而且铁芯中的剩磁要考虑去掉，才不会影响下一次的测量。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷，提供了一种基于LabVIEW的短路微带线铁磁共振测量系统，不需要加入较高的测量磁场。同时，本发明提供一种利用该系统的测量方法，适用于宽频及微波低频段测量，同时可以实现扫场、扫频测量。

本发明装置的技术方案如下：

基于LabVIEW的短路微带线铁磁共振测量系统，包括短路微带线夹具、高斯计、螺线管、矢量网络分析仪、电流源和程控计算机，所述短路微带线夹具与矢量网络分析仪连接，并放入螺线管内部；所述螺线管与电流源连接，螺线管内部还放有高斯计的霍尔探头；所述程控计算机分别与矢量网络分析仪和电流源相连，程控计算机上装有使用LabVIEW语言编写的控制软件；磁性薄膜样品放置在短路微带线夹具上的信号线和地线之间。

本发明利用上述测量系统的测量方法，包括如下步骤：将装有磁性薄膜样品的短路微带线夹具放入到螺线管内部，程控计算机控制矢量网络分析仪给短路微带线提供单频的信号源，并控制电流源输出稳定的电流给螺线管，使得螺线管内部产生均匀稳定的磁场；改变磁性薄膜样品水平方向的磁场大小，程控计算机检测反射回来的微波信号S11参数，并做出S参数和磁场的关系曲线图，通过对曲线图进行数据处理，得到磁性薄膜样品的共振线宽、旋磁比以及朗德因子。

本发明提供了一种测量磁性薄膜铁磁共振线宽、旋磁比及朗德因子的装置，通过螺线管形成中心磁场，磁场控制简单。采用微带线适用于宽频的测量，可以在微波低频段测量，同时也可以实现扫场、扫频测量。相比现有技术，本发明对于磁场的要求也不高，只需加到一千奥斯特就能得到测试结果。另外，本发明装置简单易搭建，测量计算集成到一起，不用后期复杂的数据处理，方便高效。

附图说明

图1是本发明测量系统的结构示意图。其中1是短路微带线夹具、2是高斯计、3是螺线管、4是矢量网络分析仪、5是电流源、6是程控计算机。