MHLoopAnalyzer - 使用指南

什么是磁滞回线分析？

磁滞回线（M-H Loop）描述材料在外加磁场 H 作用下磁矩 M 的变化关系。通过分析回线可以提取：饱和磁矩、矫顽力、剩磁、以及超导材料的临界电流密度 Jc（Bean 模型）。

使用步骤

1. 加载数据 — 使用内置 Demo 数据或上传 CSV/TXT/XLSX 文件。支持自动识别 H（磁场）和 M（磁矩）列。
2. 分支识别 — 点击"重新识别分支"，通过 dH/dt 符号变化将数据分为升场（红色）和降场（蓝色）两支。
3. 背景拟合 — 在高场线性区（通常远离饱和区）拟合背景直线，用统一背景线扣除整条回线。可点击"自动识别基线"自动选择范围。
4. 扣除回线 — 查看扣除背景后的封闭回线、回线宽度 ΔM(H)，用于后续 Jc 计算。
5. 回线拟合 — 选择 tanh 或 saturation_tanh 模型拟合扣除后的回线，或选择多项式进行经验拟合。
6. Jc 计算 — 输入样品尺寸（mm），用 Bean 模型计算临界电流密度 Jc(A/cm²) 和 Jc(A/m²)。

各标签页说明

• 数据 & 分支: 原始数据预览、自动分支识别结果、彩色磁滞回线图。
• 背景拟合: 升场/降场/统一背景拟合参数与 R²、线性区范围标注图。
• 扣除回线: 原始数据+背景线对比、扣除后封闭回线（蝴蝶翼）、ΔM(H) 宽度曲线。
• 回线拟合: tanh / saturation_tanh / 多项式拟合结果图与参数表。
• Jc & 导出: Jc(H) 曲线图、统计量、数据表，以及 CSV/PNG/Rmd 下载。

Bean 临界态模型

Bean 模型假设磁通完全穿透超导体时的临界态，公式为：

• Jc (A/cm²) = 30 × ΔM (emu/cm³) / d (cm)
• 其中 ΔM = |M_asc - M_desc| 为同一场下的升场与降场磁矩差
• d 为样品厚度（取最小尺寸），体积由输入的厚度×宽度×长度计算
• 注意：样品尺寸输入单位为 mm，内部自动换算为 cm

拟合模型说明

• tanh: M = A·tanh(k·H) + B。描述理想饱和磁化，参数少且稳定。
• saturation tanh: M = A·tanh(H/k) + c·H + B。在 tanh 基础上增加线性项 c·H，描述未完全饱和时的高场斜率（磁化率）。
• 多项式: M = Σ aₙ·Hⁿ。纯经验拟合，灵活但无物理意义，阶数建议 3~7。

单位与换算

• 磁场 H: 支持 Oe、kOe、T，可通过换算系数微调。
• 磁矩 M: 支持 emu、memu、A·m²。
• Jc 输出: 同时给出 A/cm² 和 A/m²（SI 单位）。

数据要求

• CSV/TXT/XLSX 格式，首行为列名。
• 必须包含磁场列（含 Magnetic/Field/Oe/T 等关键字）和磁矩列（含 Moment/Magnetization/emu 等关键字）。
• 数据应按扫描顺序排列（H 先升后降或循环）。
• 缺失值 (NA) 会自动跳过。

常见问题

• 分支识别失败: 调整"平滑窗口"滑块，增加点数可抑制噪声导致的误判。
• 背景拟合 R² 低: 扩大高场线性区范围，确保选取区域内回线呈直线。
• tanh 拟合不收敛: 缩小拟合 H 范围，或改用 saturation_tanh；初始值自动从数据估算。
• Jc 值异常高/低: 检查样品尺寸输入是否正确（单位为 mm），以及 ΔM 是否过小。

Reference

Bean CP. Magnetization of High-Field Superconductors. Rev. Mod. Phys. 1964;36:31-39.