Optimización de un magnetómetro de muestra vibrante para un curso de física de laboratorio

Abstract

Este artículo describe la implementación y una optimización detallada de un magnetómetro de muestra vibrante (VSM) para un laboratorio de licenciatura en física. Los parámetros de operación de VSM se discutieron ampliamente usando la configuración de bobinas de Foner y Mallison. Se discutió la influencia de los parámetros implicados (por ejemplo, frecuencia de oscilación, amplitud de oscilación, cambio de velocidad del campo magnético externo, configuración de bobinas, etc.) sobre la tensión inducida en las bobinas de captación. Se utilizó un disco de níquel de 6 mm de diámetro para la calibración del magnetómetro, comparando el bucle de histéresis medido con nuestro magnetómetro con el obtenido utilizando un VSM comercial. Se obtuvieron curvas de magnetización de dos muestras diferentes para probar la sensibilidad del magnetómetro. El magnetómetro de muestra vibrante implementado en el presente trabajo es capaz de detectar cambios en el momento magnético total hasta 10-3 emu. La optimización detallada del VSM descrita en el presente trabajo es un ejemplo de cómo resolver un problema real en materia condensada, relacionado con la determinación del valor de magnetización de una muestra magnética.

This paper describes the implementation and a detaiied optimization of a Vibrating Sample Magnetometer (VSM) for an undergraduate physics course laboratory. The VSM operation parameters were extensively discussed using Foner and Mailison coils configuration. The influence of the involved parameters (e.g. oscillation frequency, oscillation amplitude, rate change of the external magnetic field, coils configuration, etc.) on the induced voltage in the pick-up coils were discussed. A disk of nickel of 6- mm diameter was used for the calibration of the magnetometer, comparing the hysteresis loop measured with our magnetometer with the one obtained using a commercial VSM. Magnetization curves of two different samples were obtained in orderto test the sensitivity of the magnetometer. The vibrating sample magnetometer implemented in the present work is able to detect changes in the total magnetic moment down to 10-3 emú. The detaiied optimization of the VSM described in the present work is an example of how to solve a real problem in condensed matter, related to the determination of the magnetization valué of a magnetic sample.