Técnicos responsables
Dr. José Luis Sánchez Llamzares
Dr. Sergio Díaz Castañón
Principio básico de la técnica
Las mediciones de magnetización se hacen mediante la técnica de magnetometría vibracional cuyo principio se ilustra en la
Figura 1. La misma consiste en medir, por inducción electromagnética mediante un sistema de bobinas, el momento magnético
de la muestra que vibra sinusoidalmente (que se fija a una varilla portamuestras). La muestra se coloca en una región del
espacio en la que se genera un campo magnético uniforme que la magnetiza; en la figura, el campo lo genera un electroimán
resistivo convencional. Por el contrario, en los sistemas PPMS de Quantum Design Inc. el campo es generado por una bobina
superconductora (o electroimán superconductor); en nuestro caso, la bobina superconductora permite generar un campo
magnético máximo de 9 Tesla. En la región en que se encuentra la muestra se puede variar de manera controlada la temperatura.
Para las plataformas PPMS se puede variar la temperatura entre 1.8 K y 400 K. Adicionalmente, se dispone de un horno que
permite calentar la muestra entre 300 K y 950 K.
Figura 1. Representación esquemática de la técnica de magnetometría a muestra vibrante (en inglés “vibrating sample magnetomerty”). Mediante el fenómeno de inducción electromagnética, el campo magnético asociado al momento magnético que se induce en la muestra, induce un voltaje (también sinusiodal) en un sistema de bobinas de detección (pickup coils) convenientemente diseñado, cuya amplitud es proporcional al momento magnético.
Beneficios
Mediante esta técnica se puede medir el momento magnético de una muestra sólida:
- (a) en función del campo magnético aplicado a una temperatura dada. Las mediciones más comunes en este caso son ciclos de histéresis e isotermas de magnetización;
- (b) en función de la temperatura para un campo magnético constante aplicado. Esto permite determinar curvas termomagnéticas;
- (c) en función del tiempo, lo que permite estudiar fenómenos de relajación de la magnetización.
Conocida la masa o el volumen de la muestra se puede determinar su magnetización (esto es, el momento magnético por unidad de masa o por unidad de volumen).
Equipos especializados que emplean esta técnica en LINAN
Sistema de medición de propiedades físicas tipo PPMS de la firma Quantum Design Inc. tipo “cryogen-free” modelo DynaCool. Rango de campo magnético de hasta 9 Tesla. Rango de temperatura desde 1.8 K hasta 400. Equipado con horno para hacer mediciones de magnetización entre 300 K y 950 K.
Detalles más importantes
Tipo de muestras a las que se pueden medir la magnetización.
Sólidos en forma de trozos, polvos, cintas o películas delgadas.
Cantidad y tamaño de las muestras para la medición de propiedades magnéticas.
(a) Sólidos. El usuario deberá preparar un trozo (de preferencia una barra) de las siguientes dimensiones: longitud máxima: 3 mm; espesor máximo: 0.5 mm. Si la muestra es en forma de polvo, la cantidad de muestra que se requiere es usualmente menor a 10 mg.
(b) Películas delgadas. El espesor debe ser igual o inferior al de una oblea de Si (típicamente menor de 0.5 mm) y el área menor o igual a 4 mm x 4 mm.
3. Forma en que se montan las muestras.
(a) Muestras sólidas en forma de trozo o película delgada: se dispone de un portamuestras de cuarzo. Las muestras se fijan mediante un barniz especial o cinta adhesiva de Kapton;
(b) Muestras sólidas en forma de polvo: se dispone de portamuestras plásticos de diseño propio en el que se coloca el polvo.
Usos y aplicaciones
Determinación de la magnetización en muestras sólidas en función del campo magnético, la tempertura y el tiempo. .
Servicio
- El sistema solo permite analizar muestras sólidas pequeñas en forma de trozos, polvos, cintas o películas delgadas.
- Cada medición se envía al usuario en forma de un archivo de datos con 3 columnas (temperatura, campo magnético y momento magnético; en ese orden). El gráfico en cuestión puede hacerse mediante un software apropiado (Microcal Origin, Excel u otro).
- El servicio que ofrece el laboratorio se limita a la realización de las mediciones solicitadas y el envío de los datos. Esto NO INCLUYE interpretación de los resultados.
- Si el usuario es externo y requiere los datos ya graficados e interpretados debe notificarlo con anticipación, lo cual generará un costo extra. Para usuarios externos la solicitud y agenda del servicio se realiza con posterioridad al pago.
