標(biāo)量磁力計

標(biāo)量磁力計對磁場的數(shù)值進(jìn)行精確測量。每種類型都基于不同的物理現(xiàn)象：

霍爾效應(yīng)：感應(yīng)施加磁場時電導(dǎo)體上感應(yīng)的電壓可完美用于測量磁場

質(zhì)子進(jìn)動（PPM）： 利用核磁共振來測量磁場中質(zhì)子的共振，測量由于它們重新定向而在線圈中感應(yīng)的電壓

Overhauser：類似于霍爾效應(yīng)和質(zhì)子進(jìn)動磁力計，但使用射頻信號來極化電子自旋

矢量磁力計

感應(yīng)式：通過在將樣品置于變化的磁場后測量在某些檢測線圈中感應(yīng)的電流來測量某些粒子的偶極矩

磁通門：由一個磁環(huán)芯組成，至少有兩個線圈繞組：驅(qū)動繞組和感應(yīng)繞組

磁通門磁力計繞組。圖片由倫敦帝國理工學(xué)院提供

霍爾效應(yīng)： 產(chǎn)生與磁場成比例的電壓，并提供有關(guān)其模塊和方向的信息；廣泛用于傳感應(yīng)用，而不是用于表征磁性材料

微機電系統(tǒng) （MEMS）：使用光學(xué)手段在微觀尺度上檢測諧振結(jié)構(gòu)的運動

梯度磁強計

盡管每個梯度磁力計都略有不同，但每個都具有大致相同的元素。首先，它們需要一個設(shè)備來產(chǎn)生已知的磁場，該磁場可以是交替的或恒定的。其次，梯度磁力計需要一個交替梯度場的源。最后，它們還需要電子或光學(xué)手段來檢測和測量合力。

它們也都具有諧振操作，因此當(dāng)達(dá)到最大幅度時，磁性樣本會圍繞其諧振頻率移動。

磁力計的另一個相關(guān)方面是磁場的方向。在一些磁力計中，例如 Zijlstra 的，交變場和直流場都是垂直對齊和定向的。相比之下，在 Foner 的磁力計中，樣品垂直于磁場振動，這降低了必要設(shè)置的復(fù)雜性。

振簧磁力計

Zijlstra于 1970 年推出了第一臺交替梯度磁力計。它旨在克服以前磁力計的局限性，測量磁性材料的完整磁滯曲線。

簧片磁力計由一根細(xì)線組成，在其末端附有一個很小的樣品以進(jìn)行表征。有兩個線圈反向串聯(lián)或差分耦合，以產(chǎn)生場梯度。該場在樣品上產(chǎn)生一個力，從而產(chǎn)生簧片的振動。由于機芯非常細(xì)微，頻率設(shè)置為等于簧片的機械共振，因此機芯被放大，更易于檢測。使用顯微鏡和頻閃燈觀察簧片的運動。當(dāng)通過線圈的電流恒定時，磁場也是恒定的；我們測量的運動與樣品的磁矩成正比。

Zijlstra 的磁力計與以前的磁力計最顯著的區(qū)別在于靈敏度以及完全表征磁性材料的能力。為了進(jìn)行完整的磁性表征，樣品需要非常小以避免缺陷，問題是能夠表征微米大小的樣品的磁力計只能表征一些磁性，例如剩磁或磁化率，而不能表征完整的磁滯周期。

振動樣品磁力計 （VSM）

大多數(shù)測量磁矩的設(shè)備都有一個與產(chǎn)生交變磁場的線圈水平對齊的檢測線圈。

由 Foner 于 1959 年發(fā)明的振動樣品磁力計 （VSM）引入了樣品運動垂直于外加磁場的新穎性。Foner 降低了設(shè)置的復(fù)雜性，避免了對磁鐵的硬修改。

VSM 存在于許多實驗室中并且可以在市場上買到。

組合式交變磁場磁力計

第三類磁力計結(jié)合了前一類磁力計的特點。它們是所謂的組合磁力計。他們?nèi)匀皇褂脙蓚€磁場；但是，它們不是只應(yīng)用一個交變場和另一個恒定場，而是應(yīng)用兩個交變場。與 VSM 或其他僅限于直流場的磁力計相比，最大的優(yōu)勢是在交流和直流中對樣品進(jìn)行表征。

其他磁力計產(chǎn)生頻率等于樣品機械共振頻率的磁場。組合磁力計產(chǎn)生兩個磁場，其差等于共振頻率。由于其中一個磁場可以設(shè)置為 0 Hz，因此它可以完美地用作傳統(tǒng)的梯度磁力計。當(dāng)改變這兩個頻率時，該設(shè)備用作感應(yīng)器，測量磁矩的高次諧波。這種類型的磁力計由馬德里技術(shù)大學(xué)的研究人員于 2015 年發(fā)明。