综合物性测量系统PPMS.pdf

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1、美国QuantumDesign公司综合物性测量系统(PPMS)简易产品说明手册QuantumDesign中国子公司2010年6月QuantumDesignPartnersinYourLab美国QuantumDesign公司简介户在基本系统平台的基础上选择自己感兴趣的各种测量选件,这些测量选件被称为拓展功能选件。对于绝大多数常规实验项目,PPMS已经设计好了全自动的测量软件、具有标准测量功能以硬件,如电阻率、磁阻、微分电阻、霍尔系数、伏安特性、临界电流、磁滞回线、比热、热磁曲线、热电效应、塞贝克系数和热导率等等。这些测量方法的可靠性和便捷性在过去的十几年中已经得

2、到世界科学界的认可。经过独特设计,PPMS系统上的各种测量选件之间能够互不干图1、QuantumDesign全球总部扰,且能够快速简单地相互切换。除此之外,美国QuantumDesign公司是1982年由世PPMS系统还预留了软件和硬件的接口,使得用界上第一台SQUID的设计者创立,坐落于美国户能够通过PPMS系统控制第三方设备,利用加州圣迭戈市。在公司成立的二十多年里,PPMS系统的低温强场环境和测量功能进行用QuantumDesign公司专注于打造两种产品线户自己设计的实验,如介电、铁电、光电、磁电——SQUID磁学测量系统(MPMS)和综合物耦合等测量。

3、性测量系统(PPMS)。目前PPMS和MPMS已经成为实验数据可靠的标志,被广泛应用于物基本系统理、化学及材料科学等众多研究领域,遍布几乎PPMS的基本系统按功能可以分为以下几所有世界一流相关实验室,在中国超过80台个部分:温度控制,磁场控制、直流电学测量和PPMS和MPMS正在服务于尖端的课题研究组。PPMS控制软件系统、。基本系统的硬件包括测量样品腔、普通液氦杜瓦、超导磁体及电源组件、PPMS系统总述真空泵、计算机和电子控制系统等。基本系统提PPMS系统的设计思想是在一个完美控制供了低温和强磁场的测量环境以及用于对整个的低温和强磁场平台上,集成全自动的电学

4、、磁PPMS系统控制和对系统状态的诊断的中心控学、热学、光电和形貌等各种物性测量手段。这制系统。样的设计使得整个系统的低温和强磁场环境得到了充分的利用、极大减少了客户购买仪器的成样品室本、避免了自己搭建实验的繁琐和误差,可以迅样品室的内径是26mm,测量时样品室处于速的实现研究人员珍贵的研究思路。密封的粗真空或者高真空状态,样品变温是通过液氦冷却样品室的室壁、进而冷却样品室内的传导氦气来降温的(高真空时室壁接触冷却样品)。温度控制PPMS系统能够实现快速精准的温度控制,主要得益于多项相关的专利技术。1、液氦通道双流阻专利设计可以精确连续控制液氦流量的技术,保证

5、系图2、PPMS系统的设计理念统可以在4.2K以下实现无限长时间的连续一个PPMS系统由基本系统和各种拓展功低温测量。能选件构成;基本系统提供低温和强磁场的环2、带有两个夹层的样品腔(图3左)境,以及整个PPMS系统的软硬件控制中心。用配合液氦通道双流阻可以精确地控制样品腔ByScientistForScientistQuantumDesignPartnersinYourLab内壁底部的温度,而样品腔内壁底部的20cm温度扫描速率:0.01~8K部分用高热导的无氧铜制造,保证样品处于温度稳定性:±0.2%T<10K一个温度较稳定的大环境之中±0.02%T>10

6、K3、高级温度控制算法温度控制模式:快速模式非过冲模式扫描模式与传统的温控仪PID算法不同,PPMS系统采用了复杂的温度控制算法。系统测量样品磁场控制腔上不同位置的3个温度计(不同类型温度计PPMS系统的磁场是通过对浸泡在液氦里分别在不同温区工作以达到最佳控制精度)用的超导磁体励磁获得的,励磁的电源为先进的卡于监视样品腔内的温度梯度分布,同时控制液皮察电源。由它们构成的磁场控制系统由以下特氦流量,夹层真空度和2个线绕加热器,使得点:系统能够快速精确地控制样品所在区域内的温♦磁场具有很高的均匀度度变化,并能实现样品温度无限长时间的稳定。在5.5cm(长)×1cm

7、(直径)的圆柱内均匀4、样品托专利设计(图3右)度达到0.01%(7T或9T磁体)。使用专利的样品托设计代替传统的样品杆,♦低噪声、高效率的双极性磁体电源,即方便了样品的安装,同时减少了外界环境具有卓越的电流平滑过零性质。对样品的影响(漏热更少),让样品的温度更♦使用高温超导材料制造的磁体电流引线极大稳定。不同的测量使用不同的样品托。的降低了在励磁过程中的液氦损耗。ò磁场控制系统技术参数:样品托磁场大小范围:±所含超导磁体最大场(可选)±7T,±9T,±14T,±16T磁场分辨率:0.1Oe磁场稳定性:1PPM/hour变场速率:最大200Oe/s剩磁(振荡模

8、式):>5Oe(7T或9T)磁体操作模

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