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磁性材料與磁測量
為了解決pt100溫度換算 的問題，作者彭曉領葛洪良王新慶 這樣論述：
《磁性材料與磁測量》主要包括磁性材料和磁測量兩部分內容。第一部分從磁場源出發介紹磁場的產生與遮罩，並根據物質對磁場的回應分析五種不同物質的磁性，重點探討軟磁材料和永磁材料兩類應用最為廣泛的磁性材料。第二部分從磁場及材料磁性測量的最基本的方法和原理出發，分別介紹了直流磁特性測量、交流磁特性測量與本征磁學量的測量。書中內容既包括應用廣泛的磁性材料，也包含科學研究和工業生產中非常重要的磁測量技術。 本書可作為高等院校材料、物理等相關專業本科生及研究生的教學用書，也可作為從事磁性材料研發、生產和測量的相關工程技術人員的參考書。 第1章 導論 1.1 基本磁學量 1 1.1.1 磁
矩和磁偶極矩 1 1.1.2 磁極化強度J 和磁化強度M 3 1.1.3 磁場強度H 和磁通密度B 3 1.1.4 磁化率和磁導率 4 1.1.5 磁能和退磁場能 6 1.2 基礎磁學理論 8 1.2.1 畢奧-薩伐爾定律 8 1.2.2 高斯定理 9 1.2.3 安培環路定理 10 1.2.4 法拉第電磁感應定律 11 1.2.5 磁路定理 12 1.3 磁性材料分類 14 1.3.1 物質的磁性分類 14 1.3.2 磁性材料分類 18 1.4 磁化曲線和磁滯回線 19 1.4.1 磁化曲線 19 1.4.2 磁滯回線 19 1.5 磁測量概述 21 1.5.1 磁測量歷史 21 1.5.
2 磁測量的物理基礎 22 1.5.3 磁測量的物件 22 1.5.4 磁測量的方法 23 1.5.5 測量誤差 23 1.6 單位制 24 1.6.1 CGS單位制 24 1.6.2 國際單位制 25 習題 27 第2章 磁場的產生與遮罩 2.1 永磁體 28 2.1.1 永磁體的工作點 28 2.1.2 永磁體的磁路設計 29 2.1.3 永磁體的充磁 31 2.2 磁場線圈 32 2.2.1 圓形線圈的磁場 32 2.2.2 組合線圈的磁場 35 2.2.3 水冷磁體 37 2.3 電磁鐵 38 2.3.1 電磁鐵類型 38 2.3.2 電磁鐵的磁路 40 2.4 超導磁體 41 2.
5 脈衝磁場 43 2.6 磁場遮罩 47 習題 49 第3章 物質的磁性 3.1 原子磁矩 50 3.1.1 電子軌道磁矩 50 3.1.2 電子自旋磁矩 52 3.1.3 原子磁矩 53 3.2 抗磁性 55 3.3 順磁性 57 3.4 鐵磁性 59 3.4.1 鐵磁性簡介 59 3.4.2 外斯分子場理論 60 3.4.3 海森堡交換相互作用模型 62 3.4.4 鐵磁性能帶理論 63 3.4.5 鐵磁性RKKY理論 64 3.5 反鐵磁性 64 3.5.1 反鐵磁性簡介 64 3.5.2 定域分子場理論 65 3.5.3 超交換作用模型 68 3.6 亞鐵磁性 69 3.6.1 亞
鐵磁性簡介 69 3.6.2 鐵氧體的晶體結構 70 3.6.3 亞鐵磁性的奈爾分子場理論 76 習題 80 第4章 軟磁材料 4.1 軟磁材料特性參數 81 4.1.1 起始磁導率 82 4.1.2 有效磁導率 82 4.1.3 矯頑力HC 83 4.1.4 飽和磁通密度BS 83 4.1.5 直流偏置特性 83 4.1.6 磁損耗 83 4.1.7 穩定性 86 4.2 金屬軟磁材料 86 4.2.1 電工純鐵 86 4.2.2 矽鋼 88 4.2.3 坡莫合金 89 4.2.4 其他傳統軟磁合金 92 4.2.5 非晶軟磁材料 94 4.2.6 納米晶軟磁材料 96 4.3 鐵氧體軟磁
材料 100 4.3.1 錳鋅鐵氧體 100 4.3.2 鎳鋅鐵氧體 102 4.3.3 平面六角晶系鐵氧體 104 4.3.4 鐵氧體軟磁材料的製備 106 4.4 軟磁複合材料 106 4.4.1 軟磁複合材料的分類 107 4.4.2 軟磁複合材料的製備 108 4.4.3 研究及應用現狀 111 習題 112 第5章 永磁材料 5.1 永磁材料特性參數 113 5.1.1 剩磁Br 113 5.1.2 矯頑力HC 114 5.1.3 最大磁能積(BH)max 116 5.1.4 穩定性 116 5.2 金屬永磁材料 117 5.2.1 金屬永磁材料分類 117 5.2.2 Al-Ni
-Co永磁合金 118 5.2.3 Fe-Cr-Co永磁合金 121 5.2.4 Fe-Pt永磁合金 122 5.2.5 Mn-Bi永磁合金 124 5.3 鐵氧體永磁材料 126 5.3.1 鐵氧體永磁材料的晶體結構 126 5.3.2 鐵氧體永磁材料的磁性能 127 5.3.3 鐵氧體永磁材料的製備 127 5.4 稀土永磁材料 128 5.4.1 稀土永磁材料概述 128 5.4.2 稀土鈷系永磁材料 130 5.4.3 Nd-Fe-B稀土永磁材料 135 5.4.4 雙相納米晶複合永磁材料 146 5.4.5 Sm-Fe-N系永磁材料 152 習題 154 第6章 磁測量方法及原理
6.1 磁力效應法 155 6.1.1 原理及分類 155 6.1.2 測量磁場 157 6.1.3 測量磁矩 157 6.2 電磁感應法 158 6.2.1 基本原理 158 6.2.2 衝擊檢流法 159 6.2.3 磁通計法 160 6.2.4 旋轉/振動線圈法 161 6.2.5 振動/提拉樣品法 162 6.2.6 梯度磁場感應線圈 164 6.3 霍爾效應法 165 6.4 磁電阻效應法 167 6.5 磁通門法 171 6.6 超導量子干涉儀(SQUID) 174 6.7 磁光效應法 177 6.8 磁共振法 179 6.8.1 磁共振原理 179 6.8.2 核磁共振法 180
6.8.3 順磁共振法 181 6.8.4 光泵磁共振法 182 習題 183 第7章 磁性材料直流磁特性的測量 7.1 磁疇結構 184 7.1.1 磁疇 184 7.1.2 疇壁 186 7.1.3 磁疇觀測 189 7.2 起始磁化曲線 193 7.3 直流磁化過程 195 7.3.1 疇壁位移磁化過程 195 7.3.2 磁疇轉動磁化過程 203 7.4 磁中性化 207 7.5 軟磁材料直流磁特性測量 208 7.5.1 H和B的測量 208 7.5.2 閉路樣品測量 209 7.5.3 開路樣品測量 210 7.5.4 軟磁直流測試實例 212 7.6 永磁材料直流磁特性測量
214 7.6.1 閉路測量 215 7.6.2 開路測量 217 7.6.3 工業快速測量 222 7.7 小尺寸磁體的磁性測量 222 習題 224 第8章 磁性材料交流磁特性的測量 8.1 交流磁化過程 226 8.2 交流磁參數 228 8.2.1 複數磁導率μ~ 228 8.2.2 磁譜和截止頻率 230 8.2.3 品質因數 231 8.2.4 損耗因數 232 8.2.5 μ'Q積 232 8.3 交流磁滯回線的測量 233 8.4 交流磁化曲線的測量 234 8.5 損耗測量 234 8.5.1 功率表法 234 8.5.2 有效值法 235 8.5.3 乘積法 236 8.
6 磁導率測量 237 8.6.1 起始磁導率 237 8.6.2 有效磁導率 238 8.6.3 複數磁導率 238 8.6.4 振幅磁導率 239 8.7 電工鋼的標準測量 239 8.7.1 愛潑斯坦方圈 239 8.7.2 單片測試儀 242 習題 243 第9章 磁性材料本征磁學量的測量 9.1 飽和磁化強度的測量 244 9.2 居裡溫度的測量 245 9.2.1 MS-T曲線法 245 9.2.2 感應法 246 9.2.3 μi-T曲線法 246 9.3 磁晶各向異性常數的測量 247 9.3.1 磁晶各向異性 247 9.3.2 磁晶各向異性的測量 251 9.4 磁致伸縮
係數的測量 254 9.4.1 磁致伸縮效應 254 9.4.2 磁致伸縮機理 256 9.4.3 磁彈性能 258 9.4.4 磁彈性耦合係數Kc和動態磁致伸縮係數d33 259 9.4.5 磁致伸縮係數的測量方法 259 習題 262 參考文獻 磁性材料是人類文明和國民經濟重要的基礎材料。我國磁性材料在很多領域的研究工作已處於國際先進水準，磁性材料產業也已發展為全球中心。磁性材料研發和生產過程都需要頻繁地對材料和產品進行磁性能測量。合適的磁測量方法與技術對測量結果的有效性和準確性尤為關鍵。 本書主要包括磁性材料和磁測量兩部分內容。第一部分從磁場源出發介紹磁場的產生與
遮罩，並根據物質對磁場的回應分析五種不同物質的磁性，重點探討軟磁材料和永磁材料兩類應用最為廣泛的磁性材料。第二部分從磁場及材料磁性測量的最基本的方法和原理出發，分別介紹了直流磁特性測量、交流磁特性測量與本征磁學量的測量。書中內容既包括應用廣泛的磁性材料，也包含科學研究和工業生產中非常重要的磁測量技術。全書著重於基本概念的描述，儘量避免複雜的數學推導和過深的理論闡述，希望相關領域的研究人員和工程技術人員都能夠比較容易地理解和接受。全書採用國際通用SI單位制，由於傳統的CGS電磁單位諸如高斯、奧斯特等至今仍有很多應用，本書提供了兩種單位制磁學量單位換算表和常用物理常數表，方便讀者查對。 在本書的
編著過程中，李靜博士、陶姍博士和楊豔婷博士參與了書稿編寫過程中的部分編輯和校訂工作，國家磁性材料及其製品品質監督檢驗中心(浙江)的吳瓊、王子生、徐靖才,泮敏翔、鄒傑和雷國莉老師提供了部分測試資料，在此對他們的付出表示衷心感謝。本書參考了大量教材、論文、標準等文獻，在此向這些資料的作者表示感謝。 由於作者水準有限，本書難免會有疏漏之處,敬請廣大讀者批評指正。 編著者 2019年2月於杭州
應用於低濃度氫氣檢測之矽奈米元件感測系統設計與整合
為了解決pt100溫度換算 的問題，作者張先佑 這樣論述：
本論文使用鈀(Palladium, Pd)修飾於閘極之矽奈米帶(silicon nanobelt, SNB)場效型電阻(field-effect resistor, FER)，進行低濃度(1~100 ppm)氫氣感測，並使用類比電路進行訊號過濾與放大以增進訊雜比(signal-to-noise ratio, SNR)，並整合後端演算法快速準確地辨識濃度以達到穿戴式氣體感測應用標準。在元件設計方面，研究選用鈀為氣體感測材料並沉積為元件的閘極，其功函數約為5.22~5.68 eV，此數值會隨氫氣濃度變化而改變，當氫氣吸附並擴散進入鈀奈米顆粒形成功函數較低(4.7~4.8 eV)之氫化鈀 (PdH
x)時，n-型場效型電阻通道之空乏層寬度(depletion width, Wdep)隨著功函數下降而變薄，造成通道電流增加。本研究基於上述功函數模型進行元件摻雜參數最佳化之設計，增加響應與提高系統訊雜比。由於感測低濃度目標氣體，鈀奈米顆粒結構必須足夠微小(< 3~5 nm)才能產生明顯的功函數變化，且元件表面鈀覆蓋率必須足夠高(> 40%)才能有效調控通道阻值變化。因此本研究控制原子層化學氣象沉積(atomic layer chemical vapor deposition, ALD)的循環數(Cycle)來達到以上需求。為實現焦耳熱(Joule heating, JH)選擇性沉積，施體摻雜
濃度由源極、感測通道到汲極的分布分別為高、低及高摻雜(n+ / n- / n+)。因此元件在施加電壓後，偏壓會集中於通道n-區域使元件局部溫度上升，讓n-閘極區域沉積速率快於其他部位，實現選擇性沉積。在元件電性方面，由於摻雜濃度不均，在擬合JH溫度時，容易因汲極引發能障下降(drain-induced barrier lowering, DIBL)造成預估偏差，因此本論文也提出特殊的擬合方式克服此誤差。另外，單晶矽元件在高電場會出現離子衝擊(impact ionization)，造成汲極端溫度不易受控制且破壞通道晶格結構，因此本文討論施加交流電(alternating current, AC)
的元件特性，以減低直流(direct current, DC)電場所造成之負面影響。此外，元件再進行感測時會使用聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)製作之腔體覆蓋以避免環境汙染並同時加速氣體反應進行及節省氣體樣本用量。在電路系統方面，為實現穿戴式裝置，本文使用微控制器(microprocesser, MPU) Arduino®製作類比電路嵌入式系統，系統架構包含惠斯通電橋(Wheatstone Bridge)、脈衝寬度調變(pulse width modulation, PWM)、整流器(rectifier)、儀表放大器(instrumental amplif
ier, IA)以及高階數主動式低通濾波器(high-order active low-pass filter, HOALPF)。差動感測訊號經由儀表放大器放大輸入訊號以符合MPU電壓讀取精度，並以高共模拒斥比(common-mode rejection ratio, CMRR)的放大特性以及濾波器消除系統雜訊提高訊雜比實現高精度穿戴式裝置讀取系統，透過印刷電路板(PCB)布局製作出公分級嵌入式電路系統。在後端演算法方面，本研究提出計算感測訊號斜率，來鑑別不同目標氣體濃度；感測訊號經過濾波放大後以最小平方法進行線性回歸計算區間斜率(回歸區間約30秒)，並記錄區間最大值按照鈀-氫滲透理論換算成對
應濃度，並將濃度資料經藍芽協定傳至智慧型手機APP顯示，完成穿戴式無線傳輸系統架構。斜率鑑別法可有效克服傳統電流對照法無法消除之基線飄移(Baseline Drift)以及晶格膨脹造成之電流飄移等，消除量測誤差的不利因素以提高感測準確度，同時大幅縮短感測時間並減少所需氣體樣本數量。本研究整合奈米感測器、電路系統和演算法完成可攜式氣體感測系統，並實現1~100 ppm氫氣感測，奠定人體呼氣檢測小腸菌叢增生(Small Intestinal Bacteria Overgrowth, SIBO)的基礎。本非侵入式(non-invasive)系統實現定點照護(point of care)和物聯網(In
ternet of Things, IoT)等應用，並可透過陣列式多材料結構結合機器學習進行多樣本之複雜檢測，滿足未來智慧醫療的需求。
原子有話要說!元素週期表 【原子公寓圖解版】
為了解決pt100溫度換算 的問題，作者元素周期研究會 這樣論述：
為什麼福島核災這麼可怕？ 認識這個世界你該從元素開始 化學苦手、理科白痴，你們有救啦！ 這次元素週期表上的元素將化身原子公寓的住戶， 配上超可愛漫畫，讓每個元素說出自己的故事！ 死背元素週期表，還不如跟原子們當好朋友， 118原子保證個個有趣又可愛！ 小小身體妙用大，飛天遁地還能毒死人， 反式脂肪、骨骼強壯、大氣破洞，元素個個都少不了， 了解這個世界，你該從周遭無所不在的元素開始， 學習元素週期表，來原子公寓玩耍正是最快途徑！ 化學不是只有難背到爆炸的元素週期表，跟算到腦漿都融化的化學算式； 化學是讓我們看見這個世
界變化多端的望遠鏡，元素是這喜悅厭惡等所有一切的基礎。 本書將元素週期表化作118個元素居住的原子公寓，而每個元素依照不同的特性，化身成可愛萌角，藉由漫畫演出自己的故事。所以我們會認識輕飄飄、氣球一般的氦，講起化來卻會怪聲怪氣；黑嘛嘛的碳，趁人不注意就可能會變成鑽石；差點就變成縱火狂的氧；推理小說裡的常客砷（常見化合物為砒霜），是個笑得令人發毛的老婆婆；還有把防繡油當防曬油塗的鐵道迷小鐵，碰到磁浮軌道就會做出危險動作去臥軌。 元素週期表不用背，118元素萌角自然會融化你的心！ 等等⋯⋯不只漫畫，本書還有： 住戶的類型 指數分別以10星來表示重要程度。 ﹝珍貴指
數﹞表示換算成金錢的價值。雖然有些元素有錢也買不到，還是以整體的基準來判斷價值。 ﹝親密關係﹞綜合判斷這個元素與日常生活的關係深淺、對社會的貢獻程度，以及與人類的契合度等。 ﹝危險程度﹞表示元素是否具有毒性，使用時是否需要特別留意的程度，或是在空氣中燃燒的難易度等綜合危險性。 冷知識 這個專欄將毫無保留地介紹目標角色的魅力所在，收集了許多跟該元素相關的有用情報、特殊話題、或是讓人感動、或是無關緊要的大小事。 名人推薦 師大附中化學老師 江青釗 師大附中化學老師 吉佛慈 北一女中化學老師 張永佶 【聯合推薦】
以有機金屬化學氣相沉積之鎵摻雜氧化鋅磊晶膜研製具微型加熱器之氣體感測器
為了解決pt100溫度換算 的問題，作者林書賢 這樣論述：
本研究利用MOCVD在藍寶石基板上成長鎵摻雜氧化鋅薄膜，並將其製成氣體感測器，研究發現Ga摻雜ZnO氣體感測器對NO氣體有較佳的反應。首先分析Ga摻雜ZnO氣體感測器對NO氣體之感測機制；接著利用調變不同感測尺寸之磊晶膜，藉由調整基礎電阻、變化電阻等方式，以能提升氣體響應，並引入微型加熱器，完成單一晶片可自行監測NO氣體與微縮之目的。本研究第一部份為Ga摻雜ZnO氣體感測器之基本特性分析，給定2 V偏壓量測其電流，並且換算成感測器電阻，在300°C、一大氣壓下，分別注入NO、CO、CO2、SO2等四種氣體進行量測，發現Ga摻雜ZnO氣體感測器對NO氣體有較大的反應，此感測器之感測範圍可達NO
氣體濃度10 ppb至250 ppm；並且在NO濃度10 ppb至50000 ppb範圍內之感測器氣體響應與氣體濃度為線性關係。本研究第二部分為探討不同感測尺寸對於Ga摻雜ZnO氣體感測器之影響，在同一片Ga摻雜ZnO氣體感測器磊晶膜，利用曝光顯影技術製作出不同感測面積尺寸的元件。利用固定感測面積-更改通道長度以及固定通道寬度-更改通道長度兩種方式，發現在固定感測面積12000 um2之下，感測器之基礎電阻隨著通道長度增加而增加，符合歐姆定律，響應度也隨通道長度縮短而明顯的上升；另一方面，將通道寬度固定在200 um之下，通道長度從20 um至100 um，感測器的氣體響應度隨通道長度增加而下
降，並且與前者數據比較後，可以得知提升通道寬度以及降低通道長度有助於提升響應度。最終，將通道長度與通道寬度之比值與響應度做比較，得出高度正相關。響應度最高的元件為通道長度為20 um、通道寬度為200 um之氣體感測器元件。本研究第三部份為微型加熱器之優化與特性分析。為了有效提升加熱效率，本研究嘗試將微加熱器製作於三種大小不同的藍寶石載板上，結果發現越小的藍寶石基板加熱效率更佳。並將藍寶石磨薄至三種厚度，結果發現基板越厚加熱效率越高。最終將微型加熱器固金於鋁電路、印刷電路板、玻璃電路，以玻璃的電路的加熱效率最高，相較鋁電路板可以節省90%的功率消耗。在優化完微型加熱器後，加熱效率可以達到0.9
17°C/mW，最大溫度可達578°C，並且保有良好的穩定度，可持續燒測312小時後，仍沒有衰退。本研究第四部份為將Ga摻雜ZnO氣體感測器上面水平整合微型加熱器。透過微型加熱器提供高溫環境，使得Ga摻雜ZnO氣體感測器可以良好的工作，透過調整不同的微加熱器輸入功率，確定Ga摻雜ZnO氣體感測器於加熱器功率380 mW之下，有最佳的響應性。在此條件之下Ga摻雜ZnO氣體感測器對100 ppm之NO氣體響應度達50.288、響應時間為240秒、感測器之線性度為0.8823。代表此整合微型加熱器於氣體感測器上的Ga摻雜ZnO氣體感測器，以具有應用於生醫感測器的潛力，並具有小的元件尺寸、自帶加熱器等
優勢，適合整合於移動設備上。