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Unidad de:
MEDIDAS MAGNÉTICAS
Servicios Científicos-Técnicos
Universidad de Oviedo
ÍNDICE:
1.
¿Qué hacemos?
2.
¿Cómo medinos?
3.
Módulos “no magnéticos” del PPMS.
EV9 VSM.
Repercusión de la unidad.
5.
El sistema de medidas de propiedades físicas (PPMS).
Módulos ACMS y VSM
Software Multivu®.
Nuevas adquisiciones (2012).
4.
Ordenamientos magnéticos.
Tipos de materiales magnéticos.
Líneas de investigación.
¿Dónde estamos?
Unidad de Medidas Magnéticas
1.
¿Qué hacemos?
Determinamos las PROPIEDADES MAGNÉTICAS de muestras sólidas.
Imanación,
r
r dm
M=
dV
Átomo “con” momento magnético
(densidad momentos dipolares magnéticos)
Precesión y alineación con el campo.
Átomo “sin” momento permanente
r
M omento “opuesto” al campo.
µ B = 9.274 × 10−24 A ⋅ m2 = 9.274 × 10 −21 emu
r t
r
M = χ (T , P,...)H
Susceptibilidad
Curvas de Imanación: M(H).
Dependencia térmica de la susceptibilidad: χ(T).
…..
Unidad de Medidas Magnéticas
1.
“Ordenamientos” Magnéticos
Magnetismo “débil”: momento asilados.
Diamagnético
(χ ~ 10-3-10-6 )
Paramagnético
Ley de Curie
χ=
χ ~ -10-5
Magnetismo “fuerte”: ordenamiento magnético.
Antiferromagnético
Ferromagnético
Aplicaciones tecnológicas: ciclo de histéresis.
Unidad de Medidas Magnéticas
C
T
1.
Materiales Magnéticos (elementos)
Unidad de Medidas Magnéticas
2.
¿Cómo medimos?
Ley de Lenz-Faraday
r
r
∂B
∇×E = −
∂t
Integral:
Diferencial:
V coil = −
dφ
dt
Magnetómetros de extracción y de muestra vibrante (VSM).
 dφ  dz 
Movimiento: z (t ) = A sin( 2πft )
Vcoil = −  
m: momento magnético (DC)
 dz  dt 
Vcoil = 2πfCmA sin (2πft )
 dφ 

 = Cm
 dz 
Susceptómetro de corriente alterna (ACMS).
H 0 = H DC + H AC ⋅ eiω ⋅t
χ ap =
dM / dt
= χ ′ + iχ ′′
dH 0 / dt
χ ´, χ ´´: susceptibilidad real e imaginaria (AC)
Unidad de Medidas Magnéticas
2. Physical Property Measurement System (PPMS) Quantum Design ®
Campos magnéticos (NbTi/Nb3 Sn)
Ambiente térmico.
Capacidad Dewars.
– Rango: ±14 T (0.1%) 5.5 cm.
– Rango: 1.9-400 K
– He = 68 l (<3 l/día)
– Velocidad: 1-133 Oe/s.
– Velocidad: 0.01-12 K/min.
– N2 = 48 l.
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2. Módulo ACMS (AC/DC Magnetometry System)
DC Magnetómetro.
– Velocidad: ~100 cm/s.
– Señal: 2.5×10-5 − 5 emu.
AC Susceptómetro.
– Frecuencia: 10 Hz − 10 kHz.
– Amplitud: 2 mOe − 15 Oe.
– Sensibilidad: 2×10-8 emu.
Unidad de Medidas Magnéticas
2. Módulo VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
Motor lineal de transporte de la muestra.
– Frecuencia de oscilación: 40 Hz.
– Amplitud: 2 mm. (0.1 − 5 mm.).
– Tiempo: 1 s. (0.5 −750 s.)
Bobina de detención (me dida).
– Sensibilidad: < 10-6 emu.
– Precisión: 0.5 % (Pd); 2 % o 6×10-6 emu.
– Límite señal: 40/Amplitud[mm] emu.
Portamuestras:
Unidad de Medidas Magnéticas
2. Horno del VSM
Necesario el uso de una criobomba (P640)
Control de la te mperatura estable.
Material robusto y durable (fibra
de carbono y zirconia).
Fácil montaje y cambio de
configuración.
Mínimas perdidas por radiación.
Especificaciones:
0.6
d M/dT
M (emu)
0.5
0.4
T
– Rango térmico: 300 − 1000 K.
C
– Precisión temperatura: 0.5 K.
0.3
400
500
600
700
800
– Sensibilidad: < 10-6 emu.
0.2
0.1
0
30 0
Ni
H = 90 0 Oe
(50 K/min)
400
500
– Precisión imanación: 10-5 emu/T.
Subida
600
700
800
900
1000
Temperatura (K)
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2. Software de Control (PPMS MultiVu®)
– Protocolos de Windows fáciles de usar para programar medidas específicas para cada tipo de módulo.
– Operación y servicio al sistema desde un área remota.
Ejemplo académico: temperatura de compensación Gd16Co84
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3. Nuevos módulos del PPMS (2012)
Cold t hermometer shoe
Otras propiedades físicas:
H ot ther momet er shoe
Heat er shoe
Propiedades de electro transporte:
Propiedades térmicas:
– Opción transporte térmico
rmico:
Resistividad AC, ρ.
Conductividad térmica, κ.
Coeficiente Seebeck, α.
Radiation shield
Sample
– Opción resistividad DC:
voltaje: 20 nV-90 mV.
intensidad: 5nA- 5 mA.
precisión: 0.01%.
– Opción capacidad calor
caloríífica
fica:
muestra: 20-500 mg.
rango: 1µJ/K- 100 mJ/K.
pressión: 10-5 torr.
Celdas de presión easyLab® Pcell 15/30:
– Material: BeCu & WC.
– Pressión operativa: 1.5/2.6 GPa.
– Volumen: 2.9×10 mm (Ø, h).
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3. EV9 VSM (Vibrating Sample Magnetometer) Microsense, LCC
Campos magnéticos:
– Rango:
2.6 T (5 mm.).
2.4 T (10 mm).
2.1 T (criostato/horno)
– Velocidad:
< 2000 Oe/s
Momento magnético:
– Rango: 0.1 µemu-100 emu.
– Sensibilidad: (100 s.)
0.1 µemu (5 mm.).
0.5 µemu (10 mm).
0.5 µemu (criostato/horno)
Opciones:
EV1-VAR (imán rotante):
EV1-LNA (criostato/horno):
– Rango: ± 400º
– Rango: 77-1000 K
– Resolución: 0.05º
– Resolución: 0.01 K (10 mm)
– Precisión: 0.5º
– Velocidad: <25 K/min
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4. Repercusión del Servicio
Periodo de servicio 2006-08.
11 Proyectos de investigación.
4 Tesinas o estudios avanzados.
6 Tesis.
~ 70 publicaciones científicas.
Publicaciones en Revistas ISI
35
30
25
20
15
10
Líneas de Investigación.
Láminas ferromagnéticas delgadas.
Sistemas masivos nanostructurados
ferromagnéticos.
Materiales superparamagnéticos
orgánicos e inorgánicos.
Vidrios magnéticos de espín.
Composiciones magneto-volúmicas.
Aleaciones de tipo Heusler.
Materiales magneto-calóricos.
5
0
2007
2008
2009
2010
Unidad de Medidas Magnéticas
4. Repercusión de la Unidad
Líneas de Investigación.
Láminas ferromagnéticas delgadas.
Sistemas magnéticos de baja
dimensionalidad..
Materiales superparamagnéticos
orgánicos e inorgánicos.
Vidrios magnéticos de espín.
Composiciones magneto
magneto--vol
volú
ú micas
micas.
Aleaciones de tipo Heusler.
Materiales magneto
magneto--cal
caló
óricos
ricos..
Martínez-Blanco D. et al., J. non
Cryst. Solids 353 (2007) 859.
Unidad de Medidas Magnéticas
4. Repercusión de la Unidad
Líneas de Investigación.
Láminas ferromagnéticas delgadas.
Sistemas magné
magnéticos de baja
dimensionalidad..
dimensionalidad
Materiales superparamagnéticos
orgánicos e inorgánicos.
Vidrios magnéticos de espín.
Composiciones magneto-volúmicas.
Aleaciones de tipo Heusler.
Materiales magneto
magneto--cal
caló
óricos
ricos..
Alfonso B.F. et al., J Phys: Condens.
Mater 20 (2008) 104227.
Unidad de Medidas Magnéticas
4. Repercusión de la Unidad
Líneas de Investigación.
Láminas ferromagnéticas delgadas.
Sistemas magnéticos de baja
dimensionalidad.
Materiales superparamagnéticos
orgánicos e inorgánicos.
Vidrios magnéticos de espín.
Composiciones magneto-volúmicas.
Aleaciones de tipo Heusler
Heusler..
Materiales magneto
magneto--cal
caló
óricos
ricos..
Hernando B et al., J Magn. Magn.
Mater 321 (2009) 763.
Unidad de Medidas Magnéticas
4. Repercusión de la Unidad
Líneas de Investigación.
Láminas ferromagnéticas delgadas.
Sistemas magnéticos de baja
dimensionalidad.
Materiales superparamagn
superparamagnééticos
orgá
org
á nicos e inorg
inorgá
á nicos
nicos..
Vidrios magnéticos de espín.
Composiciones magneto-volúmicas.
Aleaciones de tipo Heusler.
Materiales magneto
magneto--cal
caló
óricos
ricos..
Fernández M.P et al., J Magn. Magn.
Mater 322 (2010) 1300.
Unidad de Medidas Magnéticas
4. Repercusión de la Unidad
Líneas de Investigación.
Láminas ferromagnéticas delgadas.
Sistemas magnéticos de baja
dimensionalidad.
Materiales superparamagnéticos
orgánicos e inorgánicos.
Vidrios magn
magnééticos de esp
espíín.
Composiciones magneto-volúmicas.
Aleaciones de tipo Heusler.
Materiales magneto
magneto--cal
caló
óricos
ricos..
Fernández-Martínez A. et al.,
Alloys. Compd. 509S (2011) S397.
J
Unidad de Medidas Magnéticas
5. ¿Dónde estamos?
Taller 3 (aula 40) Edificio Barredo, Campus de Mieres.
Unidad de Medidas Magnéticas
5. ¿Dónde estamos?
Taller 3 (aula 40) Edificio Barredo, Campus de Mieres.
Jefe de unidad:
– Prof. Jes
Jesú
ús A. Blanco Rodriguez.
Rodriguez
Dpto de Física, Av./ Calvo Sotelo, 33007, Oviedo.
Tfno.: 985 10 2950, Fax: 985 10 3324
[email protected]
Asesor científico:
– Prof. Javier J. Ferná
Ferná ndez Calleja.
Calleja
Dpto de Física, Av./ Calvo Sotelo, 33007, Oviedo.
Tfno.: 985 10 2881/985 45 8136, Fax: 985 10 3320
[email protected]
Técnico de unidad:
– Dr. David Martí
Mart ínez Blanco.
Blanco
¿Ed. Severo Ochoa, C./ Fernando Bonguera, 33006, Oviedo?.
Tfno.: 985 10 9610, Fax: 985 10 3686
[email protected]
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