脉冲强磁场高频ESR系统的研制及其在磁性材料研究中的应用
本文选题：脉冲强磁场 + 电子自旋共振 ； 参考：《华中科技大学》2015年硕士论文
【摘要】：电子自旋共振(ESR)也称为电子顺磁共振(EPR)是一种研究磁性材料微观信息的测量手段。早期的ESR研究受到磁场强度的限制,微波频率仅限于X波段,所记录的波谱分辨率较低。为了获得更高分辨率的波谱,则需要使用高频强磁场ESR。本论文详细介绍并分析了脉冲强磁场ESR装置构成及原理,基于LabVIEW平台开发并完成一套ESR测量控制系统,并开展了一些初步的研究。实验表明,该系统能够高效地完成ESR测量工作。本论文主要包括以下内容:第一章:简述了高频强磁场ESR的研究背景,以及在脉冲强磁场下研制ESR实验系统的原因。第二章:详细介绍了脉冲强磁场实验环境的构成。第三章:介绍了脉冲强磁场平台下的ESR实验装置。研究了ESR信号与温度的探测方法,温度的控制方法,并阐述了测量杆和微波系统的组成。第四章:简述了虚拟仪器平台的开发原理与开发需求,研究了使用虚拟仪器完成仪器控制的步骤,包括总线连接和LabVIEW平台下的仪器驱动编程。第五章:基于LabVIEW平台完成了一套ESR测量程序,使实验能够高效运行。第六章:使用Ba3MnSb2O9和Ca3ZnMnO6样品测试ESR实验系统,并对测量结果做出了简要分析。该实验系统实现了高精度的ESR测量,频率范围覆盖60-520 GHz,温度低至2K最高磁场为30 T。此外还使用软件实现了远程温度监控。对于实验测量结果,开发了专用的数据处理程序。该实验系统工作稳定,自动化程度高,能够高效的完成ESR测量任务。
[Abstract]:Electron spin resonance (ESR), also known as electron paramagnetic resonance (EPR), is a measurement method for studying the microscopic information of magnetic materials.The early ESR study was limited by the magnetic field intensity, the microwave frequency was limited to X band, and the spectral resolution was low.In order to obtain higher resolution spectrum, high frequency and strong magnetic field ESRs are needed.This paper introduces and analyzes the structure and principle of pulsed high magnetic field (ESR) device in detail, develops and completes a set of ESR measurement and control system based on LabVIEW platform, and carries out some preliminary research.Experiments show that the system can accomplish ESR measurement efficiently.The main contents of this thesis are as follows: chapter 1: the research background of high frequency and strong magnetic field (ESR) and the reasons for the development of ESR experimental system under pulsed high magnetic field are briefly introduced.Chapter 2: the composition of the experimental environment of pulsed strong magnetic field is introduced in detail.Chapter 3: the ESR experimental device under the pulsed strong magnetic field platform is introduced.The detection method of ESR signal and temperature, the method of temperature control, and the composition of measuring rod and microwave system are studied.Chapter 4: the development principle and requirement of virtual instrument platform are briefly introduced, and the steps of instrument control using virtual instrument are studied, including bus connection and instrument driver programming based on LabVIEW platform.Chapter 5: a set of ESR measurement program based on LabVIEW platform is completed to make the experiment run efficiently.Chapter 6: the ESR experimental system is tested by Ba3MnSb2O9 and Ca3ZnMnO6 samples, and the results are analyzed briefly.The experimental system achieves high precision ESR measurement. The frequency range is 60-520 GHz, and the temperature is as low as 2K and the maximum magnetic field is 30 T.In addition, the software is used to realize remote temperature monitoring.For the experimental results, a special data processing program is developed.The system works stably, has high degree of automation, and can accomplish ESR measurement efficiently.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O441.4
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，本文编号：1746839
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