脉冲磁场

我博士论文做的是锰铋合金。锰铋合金是硬磁材料，硬磁材料的特性最好用磁滞回线来描述。

上图就是我博士论文中我制作的锰铋合金的磁滞回线。这个材料最特别的地方就是矫顽力的温度系数为正。磁滞回线一个指标是矫顽力，矫顽力越大，磁性越硬。一般磁性材料都是温度越高，矫顽力越小，而锰铋刚好相反，温度越高，矫顽力越强。这和水的体积温差系数有一比，一般物质都是冷缩热胀，而摄氏4度以下的水刚好相反，是冷胀热缩。由于锰铋磁性太硬，要做出完整的磁滞回线需要很高的磁场，我做的这个磁滞回线就用到高达18个特斯拉的磁场。这个磁场的能量太高了，只能维持很短时间。我用的脉冲磁场10微秒就达到18个特斯拉，也就是0.01秒。而在这0.01秒时间内必需纪录几百个数据，才能把磁滞回线画出来。

脉冲磁场的装置放在没有窗户的小屋子里。感谢前己任研究生们做了这个装置，我也不知道是谁做的，反正导师让我用这个装置测磁滞回线。我论文第6章对这个装置有介绍。物理装置在，但如何获得数据还是一个问题。导师又让一个博士后帮我，教我怎样做这个激发磁场并获取数据的系统：计算机。 

首先我要做数字电路板。那时最先进的个人电脑就是286单板机，386还是呼之欲出的时候。物理系实验用的普遍就是286单板机。单板机有一个母版，基本所有计算机电路都在母版上，我要做的是一个子板，做好的子板要插在母版的公交（Bus）槽上。在那位博士后的指导下，我翻看厚厚的摩托罗拉的元件目录，研究那些元件的特性，按照电路把元件插到子板元件座上，焊接电线把电路变成子板。

子板做好了，还要写程序控制子板，这个程序只能用汇编语言来写，也就是机器语言。我又到资料室查找微软手册，学微软汇编语言，让计算机指挥子板怎么是把脉冲磁场装置的电容里的电释放到磁场线圈中，怎样把测量数据储存到子板上的记忆元件里，实验过后计算机怎样把数据从子板中取出来。这部分计算机逻辑是子板上的逻辑电路，同学们自豪的说是在金属上编码（program to the metal）。然后我还要写一个C语言的程序调用这个机器码程序。

好了，可以测量了。测量是严格按照安全操作规程的。把样品放好了，万事俱备了，人就要离开那个小房子，把门关好，绕道十来米到脉冲磁场室隔壁的房间了，计算机和充电开关都在哪里。这个脉冲磁场装置最大的元件就是电容，四个大电容总体积近一个立方米，里边储存的静电能要在10微秒的时间内变成磁场能量挤压到大约一个立方厘米的小空间内，就是高磁场的样品室内，控制如果出问题了就会爆炸。一次，真爆炸了，把天花板都震碎了。脉冲磁场的线圈短路了。然后，我又把脉冲磁场的线圈重新绕了一个新的。线圈用的铜线是方的，就是要保障高磁场冲击下线圈稳定线不移动。线圈外有一个很结实的不锈钢套把线圈紧紧地围在里边，如果没有这个外套，一个脉冲线圈就炸了。

不仅仅是把实验数据纪录了下来，对锰铋合金的磁性特性做了测定，我还用理论公式拟合了这些曲线，作为对曲线的理论解释，也是为材料理论提供实验印证。

科学发展是一个积累过程。不仅仅是科学知识的积累，后人踏在前人的肩膀上往前探索，物理实验装置也一样，前边的研究生们做了许多工作制作了脉冲磁场的装置，我又做了计算机和实验装置的联接，我做完实验以后，后边的研究生们就能够用这个计算机控制的脉冲磁场做更多实验了。

实验物理的乐趣，就在于开创出许多前人没有做过的东西。

[唵啊吽]

回复 'gweipwu' 的评论 : 无芯的，因为线圈中间必须是空心的才能放实验样品。把天花板震碎，那能量是很大的。你看那图。一个完整的磁滞回线需要17个特斯拉磁场。没有完整磁滞回线，测不出矫顽力。

论文第六章中有脉冲磁场线圈的剖面图。

这是以前研究生做的，不是我做的，因此我没有计算这些设计的指标。

[gweipwu]

磁场10微秒就达到18个特斯拉！请问您的激磁线圈有多少匝，有无铁芯？如果有“铁芯”，那么“铁芯”是什麽材料做的？线圈中的激磁电流是多少安培？有无铁芯，得到的磁场会有多大差别？

谢谢！