Μαγνητική επιδεκτικότητα

Στον ηλεκτρομαγνητισμό η μαγνητική επιδεκτικότητα   είναι ένα μέτρο των μαγνητικών ιδιοτήτων ενός υλικού. Η επιδεκτικότητα δείχνει αν ένα υλικό έλκεται ή απωθείται από ένα μαγνητικό πεδίο, που με τη σειρά του έχει επιπτώσεις σε πρακτικές εφαρμογές. Οι ποσοτικές μετρήσεις της μαγνητικής επιδεκτικότητας παρέχουν επίσης ιδέες για τη δομή ενός υλικού, δίνοντας εικόνες για τους δεσμούς και τα ενεργειακά επίπεδα.

Πρόσημο της επιδεκτικότητας: διαμαγνητικά και άλλοι τύποι μαγνητισμού

Αν το χ είναι θετικό, ένα υλικό μπορεί να είναι παραμαγνητικό. Σε αυτήν την περίπτωση, το μαγνητικό πεδίο στο υλικό ισχυροποιείται από επαγόμενη μαγνήτιση. Εναλλακτικά, αν το χ είναι αρνητικό, το υλικό είναι διαμαγνητικό. Σε αυτήν την περίπτωση, το μαγνητικό πεδίο στο υλικό εξασθενεί από την επαγόμενη μαγνήτιση. Γενικά, τα μη μαγνητικά υλικά λέγεται ότι είναι παραμαγνητικά ή διαμαγνητικά, επειδή δεν έχουν μόνιμη μαγνήτιση χωρίς εξωτερικό πεδίο. Τα σιδηρομαγνητικά, τα σιδηριμαγνητικά, ή τα αντισιδηρομαγνητικά υλικά έχουν θετική επιδεκτικότητα και διαθέτουν μόνιμη μαγνήτιση ακόμα και χωρίς εξωτερικό πεδίο.

Πειραματικές μέθοδοι προσδιορισμού της επιδεκτικότητας

Η μαγνητική επιδεκτικότητα όγκου μετριέται από την μεταβολή της δύναμης σε μια ουσία όταν εφαρμόζεται βαθμίδωση μαγνητικού πεδίου. Οι πρώτες μετρήσεις έγιναν χρησιμοποιώντας το ζυγό Gouy, όπου ένα δείγμα κρεμιέται μεταξύ των πόλων ενός ηλεκτρομαγνήτη. Η μεταβολή του βάρους όταν στρέφεται ο μαγνήτης συνδέεται είναι ανάλογη προς την επιδεκτικότητα. Σήμερα, ακριβή συστήματα μέτρησης χρησιμοποιούν έναν υπεραγώγιμο μαγνήτη. Ένας εναλλακτικός τρόπος είναι η μέτρηση της μεταβολής της δύναμης σε έναν ισχυρό συμπαγή μαγνήτη κατά την εισαγωγή του δείγματος. Αυτό το σύστημα, που χρησιμοποιείται πλατιά σήμερα, λέγεται ζυγός Evans (Evans balance). Για υγρά δείγματα, η επιδεκτικότητα μπορεί να μετρηθεί από την εξάρτηση της συχνότητας του NMR του δείγματος από το σχήμα του ή τον προσανατολισμό του.

Επιδεκτικότητα στο πεδίο συχνοτήτων

Όταν η μαγνητική επιδεκτικότητα μετράται ως απόκριση σε ένα μαγνητικό πεδίο εναλλασσόμενου ρεύματος (δηλαδή σε ένα μαγνητικό πεδίο που μεταβάλλεται ημιτονοειδώς), αυτό αποκαλείται επιδεκτικότητα εναλλασσόμενου ρεύματος (AC susceptibility). Η επιδεκτικότητα εναλλασσόμενου ρεύματος (και η σχετικά συσχετιζόμενη "διαπερατότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος (AC permeability)") είναι μεγέθη μιγαδικών αριθμών και διάφορα φαινόμενα (όπως οι συντονισμοί) μπορούν να εμφανιστούν στην επιδεκτικότητα εναλλασσόμενου ρεύματος που δεν μπορούν να εμφανιστούν στη επιδεκτικότητα σταθερού συνεχούς ρεύματος σταθερού πεδίου. Ιδιαίτερα, όταν ένα πεδίο εναλλασσόμενου ρεύματος εφαρμόζεται κάθετα στη κατεύθυνση ανίχνευσης (που λέγεται η "εγκάρσια επιδεκτικότητα (transverse susceptibility)" ανεξάρτητα από τη συχνότητα), το αποτέλεσμα έχει μια κορυφή στη συχνότητα σιδηρομαγνητικού συντονισμού (ferromagnetic resonance) του υλικού με ένα δοσμένο στατικό εφαρμοζόμενο πεδίοo. Προς το παρόν, αυτό το φαινόμενο λέγεται στη βιβλιογραφία διαπερατότητα μικροκύματος (microwave permeability) ή σιδηρομαγνητικός συντονισμός δικτύου (network ferromagnetic resonance). Αυτά τα αποτελέσματα είναι ευαίσθητα στη ρύθμιση του τοιχώματος περιοχής του υλικού και στα ρεύματα Φουκό (eddy currents).
Με όρους σιδηρομαγνητικού συντονισμού, το αποτέλεσμα ενός εφαρμοζόμενου πεδίου εναλλασσόμενου ρεύματος tκατά μήκος της κατεύθυνσης μαγνήτισης ονομάζεται παράλληλη άντληση (parallel pumping).
Για ένα μάθημα με περισσότερες πληροφορίες για τις μετρήσεις επιδεκτικότητας εναλλασσόμενου ρεύματος, δείτε στα αγγλικά: here (external link).

Πηγές σύγχυσης σε δημοσιευμένα δεδομένα

Υπάρχουν πίνακες τιμών μαγνητικής επιδεκτικότητας που δημοσιεύτηκαν στο διαδίκτυο που φαίνεται να έχουν μεταφορτωθεί από μια υποπρότυπη πηγή,
που έχουν δανειστεί πολλά στοιχεία από το CRC Handbook of Chemistry and Physics. Κάποια από τα δεδομένα (π.χ. για το Al, Bi και το διαμάντι) είναι προφανώς σε μονάδες γραμμομοριακής επιδεκτικότητας, ενώ τα δεδομένα του νερού είναι σε μονάδες επιδεκτικότητας μάζας. Ο πίνακας επιδεκτικότητας στο CRC Handbook είναι γνωστό ότι υποφέρει από παρόμοια λάθη και έχει ακόμα και λάθη προσήμου. Θα πρέπει να γίνει προσπάθεια να εντοπιστούν τα δεδομένα σε τέτοιους πίνακες από τις πρωτότυπες πηγές και να διπλοελεγχθεί η κατάλληλη χρήση των μονάδων.