超電導高磁場中における磁性体の磁気異方性測定装置の試作

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超伝導マグネットで作られる高磁場(磁場の向きは鉛直)用の磁気トルク計を試作した。基本的構造は、肉厚0.1mmのリン青銅パイプ(ドラム)に歪ゲージを貼り、このドラムを磁場の向きに垂直に支えたものである。磁場中で試料にはたらくトルクを歪ゲージの抵抗の変化量として検出する。この場合、ゲージ抵抗の変化量は、磁気トルクに比例する。図は液体ヘリウム温度、15kQeの磁場中で測定した、Sm系化合物の磁気トルク曲線である。(磁気異方性定数は【10^6】J/【m^3】)。室温から液体ヘリウム温度までの熱サイクルに対して、トルク曲線は再現性をもち、測定感度は、磁気異方性定数にして【10^4】J/【m^3】より良いことがわかった。リン青銅の弾性定数が温度により変化するため、液体ヘリウム温度でのゲージ出力は、室温に対して15%程小さくなる。またゲージの磁気抵抗も、ゲージ出力に影響するため、測定に際しては、各測定温度での較正と、測定磁場でのブランクテストが必要である。以上の結果、超伝導マグネットを使った高磁場での磁気トルク曲線が、本装置で十分測定できることがわかった。今後、希土類化合物等の、磁気異方性が大きく、磁化が飽和しにくい材料に対して、異方性定数の系統的な測定を行う計画である。