[发明专利]一种批量获取磁性材料M-T、ΔS-T曲线的方法

摘要

一种批量获取磁性材料M‑T、ΔS‑T曲线的方法，建议分类号为G01N 27/72。本发明既不是对现有热力学理论的改进，也不是对现有磁熵变的计算机计算方法作出的算法改进，而是专门针对利用PPMS系统进行磁性材料的测量得到磁矩—磁场—温度测试数据并进行技术处理而得到测量磁性材料的磁熵变‑温度特性的技术方案，不仅解决了现有技术中PPMS测量得到的数据难以评估磁性材料的磁熵变—温度特性的难题，其效率大大提升，极大地降低了对计算机内存的需求。

主权项

1.一种专用于PPMS的批量获取磁性材料的M‑T曲线、ΔS‑T曲线的方法，其特征在于：该方法仅用于以美国Quantum Design公司的PPMS(Physical Property Measurement System，综合物性测量系统)进行磁性材料的磁学性质测量；且，包括如下步骤：A)按照符合PPMS操作规范的流程，称量将待测试的磁性材料的质量，记录下该质量值，将待测试的磁性材料装入PPMS测量系统中；以下所有操作步骤均通过计算机来完成：B)在PPMS的控制计算机上设定测试的温度序列值，各个测试温度成等间距序列(间隔为ΔT)，ΔT取1K、2K、3K、4K、5K、……、10K中任一值；设定测试的磁场强度，这里所述的磁场强度是指磁滞回线中的磁场强度的绝对值的最大值，磁场从0增加到正向最大值，再逐渐变化到负向最大值，然后再逐渐回到正向最大值；在每一个设定的测试温度下，磁性材料均历经同样的磁场扫描；C)在给定温度下给磁性材料施加一随时间变化的外磁场H，测量在所述温度下的第一条M‑H曲线，M‑H曲线也称为M‑H磁滞回线或磁化曲线；上述测试完成后，使温度增加或减少一固定值，即温度等步长地增大或减小，重复进行上述测量步骤；在每次测量过程中温度保持恒定不变；依次逐次测量磁性材料的M‑H曲线，直至完成所设定的所有温度序列下的M‑H曲线；依照PPMS操作规范的流程，导出所测试材料的所有数据，除标题行外，每一行数据中由温度值、所施加的外磁场强度、所测磁性材料的磁矩构成；根据测量数据量的多少，导出的测试数据文件为一个或多个数据文件，不同的温度、不同的H值下的测试数据合并存储在所述一个或多个数据文件中，即使导出的数据文件为多个，在每个单独的数据文件中，也包含有不同的温度、不同的H值下的测试数据，且这些H值的间隔(ΔH)是不均匀的；D)将步骤C)测试得到的实测数据分割为按温度组合(M‑H)T的实测数据：逐行读取所导出的测试数据，利用计算机按照设定的测试温度进行数据分割，将步骤C)中导出的数据文件分割成各个按照设定测量温度值来独立存储M‑H数据的文件，将在每个测试温度下测量得到的(M‑H)T数据分别存储在各自独立的(M‑H)T文件中，这些分割得到的(M‑H)T文件存储在外存储器中；在每个独立的(M‑H)T文件中，只存储在测量得到的从正向最大H值扫描到负向最大H值的过程的数据；当步骤D)中得到多个数据文件时，则对多个数据文件轮次进行逐行读取；具体步骤为：D‑a)从外部存储器中逐行读取所导出的测试数据到计算机内存或CPU的高速缓存中；当步骤C)中得到多个数据文件时，对多个数据文件轮次进行逐行读取；当读取第一行即标题行时，暂存第一行(即标题行)的文本内容；D‑b)当逐行读取测试数据文件的第二行至最后一行时，以PPMS数据导出时所采用的数据分隔符为不同物理量的分隔判别标志，以步骤C)中所设定的分隔符来区分开不同物理量，将每一行的原始数据存储于一个临时数组中；将所读取到的温度实测值取为测试前设定的温度序列中最接近的设定温度值，并在外部存储器中建立一个包含有该设定温度值为文件名的数据文件；在所建立的数据文件中，以追加的方式写入步骤D‑a)中暂存的第一行即标题行的内容；在上述步骤D‑b)中，还包括：逐行读取第三行、第四行……时，每一次读取到的H(Magnetic Field)值均与上一次读取到的H(Magnetic Field)值进行比较，以获取在整个测试过程中所施加的外磁场H(MagneticField)的最大值；当读取到的H(Magnetic Field)值比上一次读取到的H(Magnetic Field)值小时，即将上一次读取到的H(Magnetic Field)值记为H最大值，以一个指定的变量来表示这一最大值；当读取到外磁场H(Magnetic Field)的最大值的一行测量数据时，开始向位于外存储器中的、在步骤D‑b)中建立的数据文件中以追加的方式逐行记入测量数据，直至读取到下一不同设定温度值或导出数据文件的结尾为止；当读取到的温度值所对应的设定温度值与上一行的设定温度值不同时，在外存储器中建立新的包含有该新的设定温度值为文件名的数据文件，文件命名规则前后保持一致；在上述步骤D‑b)关于写入数据文件的操作中，温度值以温度实测值即原始记录数据写入，或以前述所取的测试前设定的温度序列中最接近的设定温度值写入；每一个物理量的数据均以自定义的分隔符进行隔离；D‑c)在步骤C)中导出的测试数据文件为多个时，继续遍历其他所有导出的测试数据文件，重复执行步骤D‑b)；D‑d)关闭上述过程中所有打开的数据文件；E)以计算机外存储器为数据暂存介质，将步骤D得到的按各个温度T单独存储、且磁场强度H间隔不均匀的(M‑H)T实测数据转换、存储为按指定磁场强度H序列单独存储、且H值间隔均匀的(M‑H)T数据文件：获得指定等间距H序列下的一系列的(M‑T)H数据文件，构成了(H，M，T)三维数组：根据步骤E)分割得的代表不同温度下测量得到的(M‑H)T数据文件，利用计算机按照指定的H变化步长ΔH(即对指定H序列)进行数据采样，获得指定H序列下的一系列的(M‑T)H数据文件；F)依次逐行读取步骤E)得到的H值间隔均匀的(M‑H)_T数据文件，求解每一个H值下的M对温度T的偏导数G)指定T序列，T序列为步骤B)中所设定的T序列或者是步骤B)中所设定的T序列的子集；设定积分公式dH中的积分下限和上限；依次逐行读取步骤F)中建立的数据文件，对步骤F)中得到的一系列数据曲线在指定条件下求积分，得到指定T序列下的一系列的ΔS‑T数据；H)关闭上述所有步骤中读、写过的数据文件；所述H指PPMS系统导出的数据文件中的物理量Magnetic Field，即外加磁场强度；所述M指PPMS系统导出的数据文件中的物理量Moment，即磁性材料的磁矩；所述T指PPMS系统导出的数据文件中的物理量Temperature，即测试温度；所述S指磁性材料的磁熵。