Комплекс измерений физических и магнитных свойств материалов PPMS-3T – это автоматизированная система для проведения прецизионных экспериментов в области физики конденсированного состояния. Данная установка позволяет исследовать широкий спектр физических свойств твердых материалов, таких как магнитная восприимчивость, электрическое сопротивление, эффект Холла и теплоемкость, в экстремальных условиях — при сверхнизких температурах вплоть до 1.6 Кельвина и в присутствии сильных магнитных полей до 3 Тесла.
Технические особенности и принципы функционирования
Cхема работы Комплекса исследований магнитных свойств материалов PPMS-3T
Области применения
- Исследование магнитной анизотропии ферро- и антиферромагнетиков.
- Угловые зависимости ферромагнитного резонанса (FMR) и Spin-Torque FMR.
- Изучение транспортных свойств в зависимости от ориентации магнитного поля.
- Тестирование материалов для спинтроники.
Охладитель системы
Базовая температура (Base Tempetarute) каждого ключевого компонента показывает минимальную нормальную рабочую температуру системы. Базовая температура для пробоотборника системы составляет 1.6 К, для магнита – 4К.
Температурная стабильность прибора соответствует колебаниям температуры образца, не превышающим 10 мК, во всем диапазоне нагрузок магнитного поля (3 Тесла) и достигается за счет использования криоконтроллеров , а также специального теплозащитного экрана.
Переход сухой магнитной системы PPMS-3T от комнатной температуры к рабочей занимает менее 130 минут. Высокоточные криоконтроллеры системы являются собственной разработкой компании и обеспечивают точность термостабилизации ±10 мК во всем температурном диапазоне.
Магнитная система
Магнитная система комплекса PPMS-3T выполнена на базе компактного раздельного магнита и генерирует высокостабильное магнитное поле до ±3 Тл в горизонтальном направлении. Компактный и надежный сверхпроводящий магнит выполнен в виде проводника с обмоткой проводами из NbTi, создающего магнитное поле в горизонтальном или вертикальном направлении (в зависимости от направленности обмотки). Он хорошо работает в диапазоне температур жидкого гелия (~ 4,2 К). Для охлаждения магнита до рабочей температуры используется криохладитель. Дополнительный расход жидкого гелия для поддержания температуры магнита не требуется.
Сверхпроводниковый магнит PPMS-3T
Источник питания
Благодаря использованию биполярного источника питания , магнитное поле системы не только очень стабильно при поддержании фиксированного значения, но и очень плавно при пересечении нулевой точки – < 50 ppm при 3 Тл. Для управления магнитом используется биполярный источник питания, который обеспечивает скорость изменения магнитного поля свыше 100 Э/с и стабильность поддержания поля лучше 50 ppm.
Стабильность магнитного поля на уровне 3 Тл в течение двух часов
Программное обеспечение для автоматизации измерений
ПО установки PPMS-3T позволяет производить автоматизированный сбор и хранение данных. ПО позволяет отображать данные и управлять прибором в режиме реального времени. ПО позволяет управлять температурой образца, магнитным полем, модулем вращения, контролировать давления гелия, осуществлять автоматическую продувку (в случае наличия опции), вентиляцию и циркуляцию гелия. ПО также имеет возможность задания последовательной инструкции (рецептов) для автоматизации работы.
Внешний вид ПО
Опции
Система поддерживает модульную архитектуру и может быть дополнена широким спектром опций для расширения функциональности.
-
Приставка получения ультра-низких температур: позволяет достигать температур ниже 0.3 К. Используется для исследований в области квантовой материи и сверхпроводимости.
- Поворотный модуль предназначен для вращения образцов в вертикальной оси, перпендикулярной магнитному полю. Модуль вращения имеет особое уплотнение в камере, для предотвращения утечки газовой среды.
-
Измерительные модули. Набор стандартных измерительных вставок для проведения основных типов измерений физических свойств материалов, включающий модуль электротранспортных измерений (ETM) для определения удельного сопротивления и эффекта Холла, модуль термотранспортных измерений (TTM) для анализа теплопроводности и термо-ЭДС, а также модуль ферромагнитного резонанса (FMR).
- Автоматический модуль продувки и вентиляции: Система, состоящая из соленоидных клапанов, манометра и вакуумного насоса. Обеспечивает дистанционную автоматизированную подготовку и загрузку образца без нарушения вакуума в основной системе.
- Вибромагнитный модуль (VSM): Высокочувствительный магнитометр для измерения намагниченности.