Sistema de medición de propiedades físicas - libre de criógenos (PPMS DynaCool)

PPMS DynaCool de Quantum Design

El PPMS DynaCool es un instrumento completamente rediseñado que proporciona todas las capacidades del Sistema de Medición de Propiedades Físicas sin la necesidad de emplear ningún líquido criógeno. El sistema utiliza un único criorrefrigerador con tubo de gas pulsado de dos etapas, tanto para el imán superconductor, como para el sistema de control de temperaturas, ofreciendo un entorno eficiente y de baja vibración para realizar mediciones de muestras y que además requiere menor coste de mantenimiento.

Las mediciones de las propiedades del material, como el calor específico, la susceptibilidad magnética de CA y CC, así como las propiedades de transporte, tanto eléctrico, como térmico (como el efecto Hall, el factor de mérito para dispositivos termoeléctricos y el efecto Seebeck).pueden realizarse tanto desde 1,9 K y hasta un máximo de 14 T.

Features
Verdaderamente libre de criógenos - no existe necesidad de emplear criógeno líquido
Rango de temperaturas desde 1.9 K a 400 K
Disponibles imanes de 9 T y14 T
Control continuo de bajas temperaturas – mantiene las temperaturas por debajo de los 4.2 K por períodos de tiempo indefinidos y ofrece transiciones suaves de temperatura al calentar y enfriar a 4.2 K
Operación automatizada de las opciones de medición del PPMS de DynaCool

Un novedoso sistema de regulación del flujo de gas mejora, tanto la capacidad refrigerante, como la estabilidad térmica, en comparación con el sistema de control de temperaturas del ya avanzado tecnológicamente PPMS de Quantum System que conocen sus usuarios. Con este nuevo sistema de control, el PPMS DynaCool es capaz de refrigerar un disco estándar de muestras PPMS desde 300 K hasta una temperatura estable de 1.9 K, en menos de 40 minutos. El control continuo de bajas temperaturas (así llamado CLTC, por sus siglas en inglés) mantiene las temperaturas por debajo de los 4,2 K por períodos indefinidos y ofrece transiciones térmicas suaves cuando se calienta y enfría por debajo de los 4,2 K.

El PPMS DynaCool viene equipado con un sistema superconductor de imanes sin interruptor que se enfría mediante conducción a 9 T o 14 T. El PPMS DynaCool-9T ahora incluye un escudo magnético integrado con capacidad para mantener la línea de cinco gauss muy cerca de la superficie de la cabina de la crioestación, permitiendo que estos sistemas puedan ser instalados más cerca de otros instrumentos sensibles para una mejor utilización del espacio de laboratorio.

El PPMS DynaCool viene integrado con una bomba criogénica y un manómetro de vacío para controlar el entorno de la muestra.

La flexibilidad del PPMS DynaCool permite que el usuario pueda crear sus propios experimentos y pueda interrelacionarlos de forma sencilla con la cámara de muestras, gracias a la utilización de insertos, tales como la sonda multifunción que proporciona una interfaz completamente personalizable para las muestras. Por otro lado, las funciones de la crioestación, tales como la temperatura y el campo magnético, pueden ser controlados desde programas externos, tales como el LabVIEW u otros programas de terceros. El relicuefactor integrado de helio emplea una cantidad muy baja de helio líquido para el control de la temperatura. Esto permite que el sistema pueda ser prácticamente libre de criógenos. El gas helio sólo es necesario para purgar la cámara de la muestra.

Magnetómetro de muestra vibrante VSM

El magnetómetro de muestra vibrante (VSM) es un potente sistema de medición que se emplea para determinar las propiedades magnéticas de la muestra. La opción del VSM transforma el PPMS en un sensible magnetómetro de CC para la adquisición veloz de datos. El movimiento de la muestra se realiza mediante un sistema de desplazamiento especial de las muestras que posee una característica lineal, así que es muy preciso y flexible. Otras opciones que amplían la capacidad del VSM:

  • Operación rápida y completamente automatizada del centrado de la muestra
  • Sensible momento magnético de CC que mide hasta el máximo campo del imán
  • Sistema de medición VSM basado en el protocolo de red CAN que incluye la torre del modelo 1000 CAN
  • Ampliación del campo magnético o de la temperatura
Opción ACMSII de susceptibilidad magnética de la CA

El sistema de medición de la CA (ACMS, por sus siglas en inglés) proporciona al usuario la capacidad de realizar, tanto mediciones de la susceptibilidad de CA, como de la magnetización de CC mediante extracción:

  • Para la medición de la susceptibilidad de CA y la magnetización de CC.
  • La técnica de anulación de la fase directa mide y cancela los cambios de fondo de CA para cualquier medición.
Capacidad térmica

La opción de capacidad térmica del Quantum Design mide la capacidad térmica a una presión constante Cp.

Esta opción controla el calor que se añade y se elimina de una muestra mientras se monitoriza el cambio resultante en la temperatura. Durante una medición, se aplica una cantidad de calor conocida a una potencia constante por un período determinado y, posteriormente, a este periodo de calentamiento le sigue un período de enfriamiento de la misma duración. Esta opción emplea una técnica de relajación que combina la mayor exactitud de medición con potentes técnicas de análisis.

Opción de transporte eléctrico (ETO)

La opción de transporte eléctrico permite al usuario realizar distintos tipos de medición del transporte para una amplio rango de valores de resistencia y tipos de muestras. Esta opción contiene dos canales separados, cada uno de ellos con su propio sistema electrónico individual para permitir una continua medición de la resistencia de dos muestras distintas. El sistema electrónico de cada canal consiste en una fuente de corriente de precisión y un preamplificador de voltaje acoplado a un procesador digital de señal (DSP).

  • Resistencia en modo de 2 o 4 hilos
  • Modo clásico de 4 hilos con dos cables para la corriente y dos cables para la caída de potencial
  • Curvas de corriente y voltaje
  • Curvas de resistencia diferencial

"Empleamos el sistema DynaCool, tanto para las mediciones electrónicas (opción ETO), como para las mediciones magnetrómetricas (opción VSM). El sistema se emplea en régimen de 24/7. Una característica clave para nosotros es el uso sencillo del sistema, incluso a bajas temperaturas (hasta de 1,8 K) y con campos magnéticos hasta de ±9 Tesla. Emplean este sistema, no solo conocidos científicos, sino también estudiantes que no tienen experiencia en criotecnología, ni en imanes superconductores. Gracias a su sencillo manejo, los estudiantes pueden concentrarse por completo en los problemas científicos y rara vez tienen que resolver aspectos técnicos relativos al propio instrumento."

- Dr. D. Görlitz, Universidad de Hamburgo

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