微波铁氧体的工作原理--旋磁性 | 绵阳市维奇电子技术有限公司--微波铁氧体材料|射频宽带磁芯|无线充电器磁片|爱索欧无极灯

        旋磁性——材料在稳恒磁场H0微波磁场h共同作用下,所显示出来的磁导率张量特性和铁磁共振等特性。旋磁性起源于电子自旋磁矩围绕H0所作的本征频率ω0=gH0右旋进动(拉摩进动),见图5。

单电子的自由运动

图5 单电子的自由运动

        当只有稳恒磁场H0作用时,由于有阻尼,MH0的进动夹角β会随着能量的损耗而逐渐减小,很快转向H0方向(图6)。当加以交变磁场h(垂直于H0)后,交变场会对进动着的M给予能量补充,使M以外加交变场的频率ω继续进动下去。

有阻尼作用的磁化强度M的进动 [1],

图6 有阻尼作用的磁化强度M的进动 [1],


        张量磁导率张量磁化率将交变磁场h与磁感应强度B的交变分量b和磁化强度M的交变分量m联系了起来: bh, mh

 

(1)

(1)

 

        张量磁导率的物理意义——当交变磁场的hy =0,只有x方向的hx时,由于Ms的进动(图5), hx不仅能产生x方向上的交变磁化强度mx和交变磁感应强度bx还能产生y方向上的myby。即,由于磁化率的张量特性,使得x方向的交变磁场hxx方向上的能量还耦和y方向上去了,这就是旋磁性。(1)式中的μ项可以认为是h直接对mb的贡献,非对角分量ca 和k项,具有耦合系数的意义。

        铁磁共振——一定的频率ω下,调节稳恒磁场H0,当H0=ω/g时,频率ω就等于MH0的进动的本征频率ω0(gH0),则发生能量的共振吸收,测得的张量磁化率元c和ca的虚部c²和ca²达到极大值,这种现象称为铁磁共振。这时的外加磁场称为铁磁共振场Hr

        铁磁共振的物理图像——当ωω0时进动张角很小,当ω=ω0(=gH0) 即交变场频率等于MH0进动的本征频率时,会发生能量的共振吸收。外加交变场补充的能量使得M的进动夹角能够维持在一个较大的角度β(图7),这就是铁磁共振

发生铁磁共振时M的进动张角 [1]。

图7发生铁磁共振时M的进动张、角 [1]。

        正负圆偏振场h±下的标量磁导率μ±——任何一个线极化波,都可以分解成两个大小相等、方向相反的圆极化波。对圆极化波,磁导率变成标量m±=1+c±=μ¢±–iμ²±,。如图8所示,μ+′和μ+²呈现共振特性,μ′与磁场无关,μ²恒等于零。正负圆极化磁导率μ+μ差异构成了旋磁器件的非互易效应的物理基础。这与电子自旋磁矩围绕稳恒磁场所作的进动右旋的,h+也是右旋的有关。

旋磁特性

图8 观测到的 , (H>0一侧), 与稳恒磁场H的关系, 恒为零[7.3]。