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渴望理想,我們依然在街上!——PPMS不多見測(cè)機(jī)能簡(jiǎn)要

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放大字體  縮小字體    發(fā)布日期:2021-06-14  來(lái)源:儀器網(wǎng)  作者:Mr liao  瀏覽次數(shù):32
核心提示:說起綜合物性測(cè)量系統(tǒng)-PPMS大家都不陌生,自從1994年第一臺(tái)PPMS誕生以來(lái),已經(jīng)有超過1000臺(tái)PPMS工作在全球各大實(shí)驗(yàn)室。科學(xué)領(lǐng)域的許多重要工作背后都有PPMS的貢獻(xiàn)。從最初的濕式系統(tǒng)到現(xiàn)在的全干式系統(tǒng),從磁學(xué)、電學(xué)測(cè)量到多領(lǐng)域高

說起綜合物性測(cè)量系統(tǒng)-PPMS大家都不陌生,自從1994年第一臺(tái)PPMS誕生以來(lái),已經(jīng)有超過1000臺(tái)PPMS工作在全球各大實(shí)驗(yàn)室??茖W(xué)領(lǐng)域的許多重要工作背后都有PPMS的貢獻(xiàn)。從最初的濕式系統(tǒng)到現(xiàn)在的全干式系統(tǒng),從磁學(xué)、電學(xué)測(cè)量到多領(lǐng)域高精度測(cè)量,PPMS誕生以來(lái)從未停下過前進(jìn)的腳步。無(wú)論您是我們PPMS的用戶還是關(guān)注者,可能您尚未了解PPMS的全部功能。今天我們將為您列舉目前PPMS所有測(cè)量功能,敬請(qǐng)收藏。

圖1 綜合物性測(cè)量系統(tǒng)-PPMS


一、 主機(jī)系統(tǒng)——兼容并蓄、博采眾長(zhǎng)

基于獨(dú)有的快速掃場(chǎng)和連續(xù)控溫專利技術(shù)(PPMS擁有最快速、最穩(wěn)定的變溫、掃場(chǎng)技術(shù)),PPMS主機(jī)已成為性能最好的低溫磁場(chǎng)平臺(tái)。但是Quantum Design的追求遠(yuǎn)不止于此,PPMS的主機(jī)系統(tǒng)自從誕生以來(lái)不斷的根據(jù)用戶需求進(jìn)行優(yōu)化。目前,PPMS DynaCool主機(jī)已經(jīng)集成了高真空和磁屏蔽,全新的CAN式模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擺脫了系統(tǒng)對(duì)電腦的過度依賴。針對(duì)LabVIEW預(yù)留的開放接口使得PPMS系統(tǒng)兼具了MultiVu的穩(wěn)定性與LabVIEW的拓展性。為了滿足不同需求,PPMS的系統(tǒng)已經(jīng)包含9T、12T、14T、16T等多種場(chǎng)強(qiáng)以及濕式、Reliquefire、EverCool和DynaCool多種型號(hào)。從綜合測(cè)量系統(tǒng)到最好的通用平臺(tái),PPMS在雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)上兼容并蓄、博采眾長(zhǎng),堅(jiān)持以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向,廣泛采納用戶的建議,以開放的胸懷為全球客戶打造最好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

圖2 完全無(wú)液氦綜合物性測(cè)量系統(tǒng)PPMS?DynaCool?


二、 磁學(xué)功能

振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)——電磁馬達(dá),智能測(cè)量

PPMS的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)采用磁懸浮馬達(dá),完全避免了機(jī)械振動(dòng)馬達(dá)帶來(lái)的測(cè)量噪音,同時(shí)避免了機(jī)械磨損。采用高精度的光學(xué)編碼定位技術(shù)使得振幅、振動(dòng)頻率連續(xù)可調(diào),并且在測(cè)量過程中自動(dòng)校準(zhǔn)中心位置。卓越的設(shè)計(jì)、智能的軟件、先進(jìn)的算法使得磁矩測(cè)量精度能夠真正的達(dá)到10-7量級(jí)。

VSM高溫爐選件——爐火純青、精準(zhǔn)萬(wàn)分

傳統(tǒng)的磁性測(cè)量設(shè)備只能測(cè)量樣品在室溫附近或低溫的磁學(xué)特性。少有的高溫設(shè)備要么溫度不能太高,要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜精度太差。Quantum Design專門為磁性測(cè)量設(shè)計(jì)的高溫爐選件可以將磁性測(cè)量的溫度提高到1000K,控溫精度可達(dá)0.5K,可以快速升降溫,輕松測(cè)量鎳等高Tc材料的居里溫度。磁性測(cè)量精度優(yōu)于10-6emu.

光誘導(dǎo)磁測(cè)量選件——波長(zhǎng)可調(diào),洞察秋毫

為了研究光敏材料在光激發(fā)下磁性的變化,Quantum Design推出了高精度的光磁測(cè)量選件。采用高色溫的氙燈光源,利用波片濾波。高性能的光纖樣品桿可以輕松將聚焦光引入樣品腔。利用該選件可以測(cè)量變溫、變場(chǎng)環(huán)境中,不同波長(zhǎng)光激發(fā)下樣品的磁性變化。這對(duì)于研究材料中能帶分布對(duì)磁性的影響,以及磁性的機(jī)理具有重要意義。

新型交流磁化率選件——超高靈敏度,頻率可調(diào)

全新的ACMS II采用獨(dú)特的探測(cè)線圈和VSM線性磁力驅(qū)動(dòng)馬達(dá),一次測(cè)量就可以獲得實(shí)部虛部分開的交流磁化率以及直流磁化強(qiáng)度的信號(hào)。采用鎖相技術(shù)和五點(diǎn)測(cè)量模式,有效地消除了溫度漂移對(duì)測(cè)量的影響,一次降溫可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)頻率的磁性。10Hz-10KHz頻率范圍,15Oe的交流場(chǎng),高達(dá)10-8emu的測(cè)量精度使得ACMS II的測(cè)量精度可以媲美SQUID。

稀釋制冷機(jī)交流磁化率選件——最低溫的磁性測(cè)量方案

低至50mK的極限低溫、0.002 - 4Oe的交流場(chǎng)幅值、10Hz-10KHz可變頻率、10-7emu的靈敏度使得稀釋制冷機(jī)交流磁化率選件成為世界上最低溫的磁性測(cè)量方案,更是目前自旋液體等領(lǐng)域的有力測(cè)量手段。

扭矩磁強(qiáng)計(jì)——磁矩與各向異性的精確測(cè)定

對(duì)磁性材料的研究除了磁矩測(cè)量以外對(duì)磁各向異性的測(cè)量也具有重要意義,特別對(duì)于單晶或薄膜材料而言磁各向異性尤為重要。該選件由Quantum Design與IBM聯(lián)合設(shè)計(jì),采用超高靈敏度的壓電傳感器和平衡電橋來(lái)測(cè)量樣品在磁場(chǎng)中受到的力矩。樣品托芯片可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)扭矩來(lái)校準(zhǔn)重力影響和溫度漂移產(chǎn)生的影響。扭矩測(cè)量時(shí)可以進(jìn)行溫度掃描得到扭矩隨溫度的變化。扭矩磁強(qiáng)計(jì)的扭矩精度可達(dá)10-9Nm,磁矩靈敏度可達(dá)10-8emu,靈敏度可以媲美SQUID。

一階翻轉(zhuǎn)曲線——測(cè)量材料磁結(jié)構(gòu)、定量分析材料的組分

基于智能化控制技術(shù),Quantum Design全新推出的一階翻轉(zhuǎn)曲線功能省去了傳統(tǒng)人工測(cè)量方案的繁瑣。高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)為后續(xù)分析提供了堅(jiān)實(shí)保障。該功能可以定性/定量測(cè)量材料的磁翻轉(zhuǎn)機(jī)制、計(jì)算各磁性翻轉(zhuǎn)相的比例、計(jì)算矯頑場(chǎng)與相互作用場(chǎng)的強(qiáng)度分布。對(duì)于礦物、混合物、復(fù)合相、Vortex等材料的研究具有重要意義。

磁性測(cè)量高壓腔——測(cè)量材料高壓磁性的利器

采用等靜壓裝置在材料上施加穩(wěn)定的壓力,利用PPMS測(cè)量樣品的磁性。增加了用壓力來(lái)調(diào)控材料特性的維度。是目前較為熱門的材料高壓特性研究的首選工具,高壓腔采用螺旋式加壓、液體傳壓媒介,可輕松實(shí)現(xiàn)1.3GPa或更高的壓強(qiáng)。


三、 電學(xué)功能

直流電阻率——使用簡(jiǎn)單,測(cè)量快速

直流電阻率是PPMS最基本的測(cè)量功能之一,以其方便快捷、數(shù)據(jù)可靠、智能測(cè)試深得廣大用戶的喜愛。與普通的儀表相比,直流電阻率選件以其特有的智能測(cè)量方案在測(cè)量過程中避免了普通儀表不同量程臨界處數(shù)據(jù)的不連貫和不準(zhǔn)確。直流電阻率選件可在μΩ到MΩ范圍內(nèi)自動(dòng)精準(zhǔn)測(cè)量。

電輸運(yùn)選件——功能更多,精度更高

電輸運(yùn)測(cè)量選件(ETO),是專門為精細(xì)電學(xué)測(cè)量而開發(fā)的多功能電學(xué)測(cè)量選件,可以自動(dòng)測(cè)量樣品的IV特性曲線、微分電阻、霍爾效應(yīng)。由于采用高精度的鎖相技術(shù),ETO可以測(cè)量從nΩ到GΩ量級(jí)的電阻,電流輸出nA-mA。

光電測(cè)量選件——光場(chǎng)激發(fā),多維調(diào)控

PPMS采用全波段的氙燈作為光源,利用可調(diào)光柵濾波技術(shù)精準(zhǔn)測(cè)量不同波長(zhǎng)光激發(fā)下的樣品電阻。在溫度、磁場(chǎng)調(diào)控的基礎(chǔ)上加入光激發(fā)調(diào)控,形成對(duì)樣品特性的多維度調(diào)控和測(cè)量。

電學(xué)測(cè)量高壓腔——超硬材料,超導(dǎo)材料的研究利器

目前在高壓下測(cè)量材料的電學(xué)性能已經(jīng)成為研究超導(dǎo)材料、超硬材料以及其他特殊材料的常用手段之一。PPMS的電學(xué)測(cè)量高壓腔可以在變場(chǎng)、變溫環(huán)境中測(cè)量不同壓強(qiáng)下材料的電學(xué)性能。高壓腔預(yù)留10跟電學(xué)引線,方便用戶高壓下的電學(xué)連接。高壓腔已集成溫度計(jì),精準(zhǔn)測(cè)量樣品的實(shí)時(shí)溫度。


四、 熱學(xué)測(cè)量功能

比熱測(cè)量選件——專利技術(shù),領(lǐng)先全球

材料的比熱是一個(gè)重要的物理量,但是在實(shí)驗(yàn)上很難測(cè)到高質(zhì)量的比熱數(shù)據(jù)。Quantum Design采用專利技術(shù)的比熱測(cè)量選件,從誕生起就代表了比熱測(cè)量的最高水準(zhǔn)。比熱選件采用雙τ模型、可對(duì)馳豫曲線進(jìn)行自動(dòng)擬合計(jì)算、系統(tǒng)自動(dòng)精確扣除背景比熱,得到變溫、變場(chǎng)條件下的高質(zhì)量比熱數(shù)據(jù),并對(duì)每一個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)自動(dòng)計(jì)算和記錄德拜溫度。專用比熱樣品托、智能化的測(cè)量引導(dǎo)程序,使得初學(xué)者也能快速上手操作。完備的數(shù)據(jù)采集和分析功能使得比熱研究更為簡(jiǎn)單。

熱輸運(yùn)選件——數(shù)據(jù)精準(zhǔn),功能全面

熱輸運(yùn)選件可以同時(shí)測(cè)量樣品的熱傳導(dǎo)系數(shù)、Seebeck系數(shù)(熱電勢(shì))和交流電阻率,并根據(jù)這三個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算出熱點(diǎn)材料的品質(zhì)因子。專門的樣品托和四點(diǎn)法引線方式可以消除接觸電阻和熱阻的影響。軟件可以精確的建立動(dòng)態(tài)熱流量模型補(bǔ)償各種可能的系統(tǒng)誤差??稍谧儨剡^程中自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)測(cè)量得到高密度的數(shù)據(jù)。熱輸運(yùn)選件使得熱學(xué)測(cè)量像電學(xué)測(cè)量一樣簡(jiǎn)單和精確。


五、 極低溫選件

He3制冷機(jī)選件——使用方便,智能控制

基于PPMS主機(jī)系統(tǒng)的He3制冷機(jī)具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和單程兩種模式,自動(dòng)控制程序使得樣品可在3小時(shí)之內(nèi)由室溫降至0.5K,單程模式可將樣品的溫度降至0.4K。目前已經(jīng)在He3制冷機(jī)溫度下能夠進(jìn)行的測(cè)量是電輸運(yùn)(ETO)和比熱。He3選件是目前使用最方便的He3制冷機(jī)。

稀釋制冷機(jī)選件——磁、電、熱都能測(cè)的稀釋制冷機(jī)

基于PPMS主基系統(tǒng)的稀釋制冷機(jī)選件可以將樣品的溫度進(jìn)一步降低到50mK。該稀釋制冷機(jī)與傳統(tǒng)稀釋制冷機(jī)的主要區(qū)別是具有高度自動(dòng)化的控制軟件和引導(dǎo)式的操作操作界面。即使沒有極低溫工作經(jīng)驗(yàn)的用戶也可以輕松掌握極低溫物性測(cè)量,目前稀釋制冷機(jī)可以實(shí)現(xiàn)比熱、電輸運(yùn)、和交流磁化率測(cè)量。

絕熱去磁電測(cè)量選件——最靈巧的mK低溫選件

最為小巧的解熱去磁電測(cè)量選件,不需要任何額外操作可以在3小時(shí)以內(nèi)輕松將樣品由室溫降到150mK以下。該選件在無(wú)需購(gòu)買較為昂貴的He3和稀釋制冷機(jī)的情況下可以輕松實(shí)現(xiàn)mK量級(jí)的電學(xué)測(cè)量,是性價(jià)比較高的極低溫選件。


六、 光學(xué)測(cè)量功能

拉曼與熒光光譜測(cè)量選件——低溫強(qiáng)磁場(chǎng)光譜學(xué)突破

Quantum Design推出的光譜學(xué)系統(tǒng)集拉曼和光致發(fā)光測(cè)量于一身,利用PPMS的變溫和磁場(chǎng)環(huán)境可以測(cè)量氣態(tài)、液態(tài)、薄膜和塊體材料的性質(zhì)。該選件多種波長(zhǎng)光源可選、多維度位移旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)、VHG全息光柵與超窄帶濾波系統(tǒng)。高性能的拉曼光譜選件是變溫、磁場(chǎng)光譜測(cè)量的首選。利用PPMS的拉曼光譜學(xué)選件和軟件系統(tǒng)可以更加方便的研究強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系材料中自旋-軌道耦合隨溫度和磁場(chǎng)的變化。


七、 拓展功能選件多功能樣品桿——重劍無(wú)鋒,大巧不工

看似普通的樣品桿卻是PPMS拓展性能的又一典范,多功能樣品桿為用戶提供了集成溫度計(jì)的樣品臺(tái)和用于獨(dú)立引線的樣品桿。樣品桿擁有非常高的加工精度,并且具有抗強(qiáng)磁場(chǎng)的能力,預(yù)留的頂部接口可供用戶引入各種導(dǎo)線和光纖。用戶可根據(jù)自己的需求利用多功能樣品桿來(lái)搭建自己獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)現(xiàn)自定義的實(shí)驗(yàn)方案。目前,用戶已經(jīng)利用多功能樣品桿實(shí)現(xiàn)光電測(cè)量、強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系的光激發(fā)、鐵電測(cè)量、介電測(cè)量、鐵磁共振等多個(gè)領(lǐng)域的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

高精度鐵磁共振——錦上添花,如虎添翼

圖3 高精度鐵磁共振儀(FMR)

由瑞典NanOsc公司開發(fā)的高精度鐵磁共振儀,能夠?qū){米級(jí)別的磁性薄膜進(jìn)行高精度的測(cè)量。該系統(tǒng)采用高精度波導(dǎo)探測(cè)芯片與全自動(dòng)測(cè)量分析軟件,可以直接測(cè)量得到飽和磁化強(qiáng)度、本征阻尼、非均勻展寬和回磁比。由Quantum Design團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的高質(zhì)量波導(dǎo)樣品桿和集成服務(wù)為高達(dá)40GHz的變溫鐵磁共振測(cè)量提供了雄厚的技術(shù)支撐。

膨脹測(cè)量選件——原子級(jí)精準(zhǔn),行業(yè)翹楚

PPMS的膨脹率測(cè)量選件可以測(cè)量出0.1埃的尺寸變化,是目前世界上最精密的膨脹率測(cè)量選件之一。該選件可以在全溫區(qū)范圍內(nèi)測(cè)量熱膨脹和磁致伸縮效應(yīng)。特殊樣品托設(shè)計(jì)可以測(cè)量樣品相對(duì)磁場(chǎng)成不同角度情況下的磁致伸縮效應(yīng)。

掃描探針顯微鏡、共聚焦顯微鏡——秋毫之末,一覽無(wú)余

圖4 PPMS- Reliquefier

Attocube公司專門為PPMS生產(chǎn)的掃描探針顯微鏡和共聚焦顯微鏡可以很好的兼容濕式系統(tǒng)和Reliquefier系統(tǒng)。特有的音叉式AFM在Z方向上的分辨力高達(dá)7.6pm。基于低溫AFM功能的MFM可以在不同溫度、磁場(chǎng)下精確測(cè)量材料的磁疇結(jié)構(gòu),分辨率優(yōu)于50nm。系統(tǒng)還可升級(jí)KPFM、PFM、C-AFM等多種顯微鏡系統(tǒng)。更有掃描霍爾探針顯微鏡可以定量材料的測(cè)量微區(qū)磁場(chǎng)分布。共聚焦顯微鏡擁有自由光束和光纖兩種模式可選擇。用戶可以將共聚焦顯微系統(tǒng)搭配各種光譜儀使用來(lái)測(cè)量變溫、變場(chǎng)環(huán)境下樣品的多種光譜。

開放的PPMS平臺(tái)與22個(gè)測(cè)量選件以及時(shí)刻不停的研發(fā),Quantum Design始終以開放進(jìn)取的態(tài)度努力打造更好的綜合測(cè)量系統(tǒng)與通用平臺(tái)。用戶的建議,市場(chǎng)的需求更是我們努力的方向。Quantum Design 希望能夠與您攜手共創(chuàng)科研輝煌。


相關(guān)產(chǎn)品及鏈接:

1、 PPMS 綜合物性測(cè)量系統(tǒng):

2、 完全無(wú)液氦綜合物性測(cè)量系統(tǒng) DynaCool:

3、 高精度鐵磁共振儀(FMR):

4、 attocube無(wú)液氦低溫強(qiáng)磁場(chǎng)掃描探針顯微鏡attoDRY Lab:

5、 無(wú)液氦低溫強(qiáng)磁場(chǎng)共聚焦顯微鏡attoCFM:

 
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