低温强磁场光学测量平台
致真精密仪器(国家高新技术企业、国家专精特新“小巨人” 企业)基于多年低温、强磁场科研仪器研发经验，自主设计的MO-Cryo低温强磁场光学测试平台，通过高度集成化设计与精细化调控，为上述研究痛点提供了一体化解决方案。该平台以“极低温&强磁场&多模态光学测试” 协同为核心，是将极低温、强磁场与光学测试相结合的高度集成化、高灵活性的低温系统。
在MO-Cryo系统中样品位于>士70,000 0e(±7 T)强磁场中心，样品台基础温度低至1.7K。同时摆脱了原有低温强磁场系统对光路的限制，7个侧向光学窗口、1个顶部光学窗口，可以实现在低温强磁场环境下多方向、自由化的光学测量。MO-Cryo具备89 mm直径*88 mm高度的超大样品空间，便于集成低温纳米压电位移台与旋转台，同时支持配备电学引线和电学样品托，是协助研究人员在极低温强磁场环境下进一步探索材料的光学、电学特性的有力工具。
产品特点
»闭循环无液氦系统
采用闭循环脉管制冷机制冷,启动与运行全程无需消耗液氦
»最低温度可达1.7K
采用氦气预冷-节流技术,结合PID算法,实现样品台1.7 K-350 K精准控温
»最大磁场强度+/-7T
锥形分裂线圈超导磁体,变场速度0-7 T小于30分钟
»灵活的光学窗口
7个侧向光学窗口,1个顶部光学窗口,可选短工作距离窗口与底部光学窗口
»超大样品空间
89 mm直径乘88 mm高度超大样品空间,轻松容纳6轴低温纳米压电位移台
»超低振动
采用多重阻尼式悬挂结构,与氦气减振设计,振动水平可达士10 nm以下
»多样化电学接线配置
可配16根DC测试线及4根20 GHz高频线,最高支持80根线缆接入
»智能化温度磁场控制
控制软件支持制冷机远程启动及样品温度、磁场的自动控制,可集成到用户测试软件中
»一体化磁、光、电测试平台
可提供时间分辨磁光克尔测量与微区磁光克尔显微成像测试解决方案,可提供磁电阻、二次谐波、ST-FMR等标准电学测试程序
典型应用
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• 低温MOKE ........ |
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产品技术参数
低温系统与温度控制
致真MO-Cryo低温强磁场光学测试平台采用超导磁体与低温恒温器采用超导磁体与低温恒温器采用一体化设计，磁体集成在低温腔体内部,采用单台大功率脉管制冷机制冷同时冷却超导磁体与样品台,设备运行过程中无需消耗液氦,洗气、补气等需要消耗氦气。脉管制冷机二级冷量大于1.5 W@4.2 K,一级冷量大于45 W@45 K。
脉冲管制冷机安装在预充氦气的正压腔内,可腔体底部氦气被液化成液氦后,通过焦-汤节流阀进一步节流至<2K超流氦,经过冷却样品台换热后超流氦会变成氦气经外置的循环泵抽出增压再次进入正压腔冷却液化,如此循环维持样品温度。系统中锥形劈裂超导磁体则是通过连接在正压腔底部的柔性铜导冷链冷却,脉管冷头与磁体之间无机械硬连接。利用氦气实现系统稳定低温运行的同时,也实现了冷头与样品台和超导磁体之间的机械隔离,可有效降低系统的震动。
MO-Cryo 低温强磁场光学测试平台配备了一台8通道高精度温度控制器,并自主设计开发了智能化温度控制软件，软件在温度控制上采用了PID反馈的技术,可以实现士0.2%(T<20K时);士0.02%(T>20 K时)温度稳定性。极稳定的温度环境有利于温度环境下的各种光、电信号测试。
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| MO-Cryo系统运行主界面 | 系统降温冷却时间≤24小时(17点30分开始降温~14点09分降温完成) | 温度稳定性测试数据,设定1.7 K最低温度,10 K,100 K,300 K四个温度点, 控温稳定一小时 |
锥形劈裂线圈超导磁体系统
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MO-Cryo低温强磁场光学测试平台采用锥形分裂线圈超导磁体 • 复合材料线圈可现实内部的临界电流更高，线圈尺寸小的情况下实现高场强，且均匀区更高 |
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• 最大磁场强度+/-7T |
0~7T励磁曲线，17点21从0场开始励磁，17点46到达7T满场，励磁时间25分钟
样品仓
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• MO-Cryo 低温强磁场光学测试平台样品腔采用铝合金材质 |
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标准顶部光学窗口: |
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样品腔标准接口配有: |
振动抑制与振动稳定性
·MO-Cryo 低温强磁场光学测试平台采用氦气减振设计对脉管冷头实现全氦气包裹
·对置波纹管减振设计,隔绝与腔体硬连接,抵消真空作用力
·脉管冷头采用多重阻尼式悬挂,冷头不与样品台刚性连接,减少振动,对高频振动与低频振动进行有效处理,并将旋转阀分离冷头固定在远离恒温器位置的支架上,消除了光学平台和低温恒温器在高压氦气循环频率下运动产生的位移
振动测试方法
采用电容式位置传感器测试振动，传感器通过工装固定在MO-Cryo顶部窗口上,传感器与被测样品台之间有相对距离，实际振动测试数据为相对距离不动下因振动引起的峰峰值变动。未更好的模拟设备交付到用户现场使用时的振动状态我们再做振动测试时并未剔除实验室背底振动噪声。图例显示样品台位置在低温系统运行状态下XYZ方向振动峰峰值,均在20 nm以内。
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| X方向测试数据 | Y方向测试数据 | Z方向测试数据 |
样品座
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| 致真MO-Cryo低温强磁场光学测试平台样品座采用对插式结构固定在样品控温单元上，方便电学连接的同时可以保证样品台与样品控温单元之间形成良好的热接触。用户需在设备整体回到室温后借助致真提供的样品台拆卸工作取出样品台,并可在实验室宽阔的空间下完成样品、低温纳米位移台、以及电学样品座的安装固定。 | 样品控温单元由一级冷台、冷沉台、1.7K台三个部分组成,每个部件之间采用能提供刚性支撑的低导热材料连接，最小化三个冷台之间的漏热。所有电学线缆均在一级冷台与冷沉台上经过充分热沉处理后连接到1.7K台，以最小化电学引线引起的的漏热。 |
电学测试与光学测试选件
低温纳米压电台安装
MO-Cryo低温强磁场光学测试平台为低温纳米压电台与旋转台配备了强化导冷组件，以冷却样品位置温度,避免压电台导热差引起的样品温度过高问题。
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·采用无氧铜镀金导冷柱强化样品位置导冷,导冷柱直接固定在样品台上并最终与1.7K样品台连接实现导冷 ·导冷转接板上安装有一个高精度温度传感器(从1K标定到420K)，用于实时测试样品位置温度,温度传感器引线采用对插针设计，便于断开链接取出样品座 |
电学测试通道 ·直流通道:系统配备16根DC通道，内部经过热沉处理连接到样品台底座 ·位移台通道:系统配备30根位移器通道,为安装低温位移器和扫描台备用 |
低温强磁场环境下磁光测量一体化解决方案
MO-Cryo旨在为用户解决极低温强磁场与精密光学测量的耦合难题,可实现:
为覆盖多元化科研需求MO-Cryo 平台可提供一体化时间分辨磁光克尔测量与微区磁光克尔显微成像测试解决方案,可实现:
