脉冲磁场中磁致伸缩、介电常数与磁热效应的电容检测

我们报道了一种电容测量系统的开发，该系统允许在高达 61~T 的脉冲磁场中测量电容。通过使用该系统，可以在脉冲磁场条件下研究磁致伸缩、磁场诱导的复介电常数变化以及磁热效应等多种物理量的磁场响应。在此，我们检验了本系统用于研究脉冲磁体中这些磁场诱导现象的有效性。对于磁致伸缩测量，可通过粘贴在样品上的两个对准电极与膨胀仪之间电容的变化来测量样品的磁致伸缩。我们展示了对半金属铋中谷极化的精确探测，其磁致伸缩信号相对长度变化的分辨率优于 10$^{-6}$。对于磁场诱导的复介电常数变化，我们成功观测到多铁性 Pb(TiO)Cu$_4$(PO$_4$)$_4$ 中伴随磁/磁电相变的清晰介电异常。对于磁热效应的测量，利用由近场无关电容的非磁性铁电化合物 KTa$_{1-x}$Nb$_x$O$_3$ ($x$ = 0.02) 制成的电容温度计，验证了 Gd$_3$Ga$_5$O$_{12}$ 中磁场诱导的样品温度变化。这些结果表明，我们的电容测量系统是研究脉冲磁场中难以探测的各类磁场诱导现象的一种有前景的工具。