集磁、電、熱測(cè)量多功于一體的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)---VersaLab

集磁、電、熱測(cè)量多功于一體的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)---VersaLab

美國(guó)Quantum Design公司是由一臺(tái)SQUID磁強(qiáng)計(jì)的設(shè)計(jì)者創(chuàng)立，坐落于美國(guó)加州圣迭戈市。在公司成立的二十多年里，Quantum Design公司專注于打造兩種產(chǎn)品線—SQUID磁學(xué)測(cè)量系統(tǒng)（MPMS）和綜合物性測(cè)量系統(tǒng)（PPMS），它們已經(jīng)成為研究領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)可靠的標(biāo)志，被廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)及材料科學(xué)等眾多研究領(lǐng)域，遍布幾乎所相關(guān)實(shí)驗(yàn)室。2007年1月美國(guó)Quantum Design公司鄭重推出了第三種產(chǎn)品—多功能振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）—VersaLab，它是Quantum Design公司推出的種無(wú)液氦多功能振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)系統(tǒng)，磁場(chǎng)為3 T，溫度范圍為50~400 K?？梢匀詣?dòng)高精度的進(jìn)行磁、電、熱等多種物性測(cè)量。

從某種意義上來(lái)說(shuō)，VersaLab也是一種經(jīng)濟(jì)型的PPMS系統(tǒng)（Quantum Design公司一種廣為認(rèn)可的材料研究大平臺(tái)），因?yàn)閂ersaLab上的測(cè)量選件如磁學(xué)、電輸運(yùn)、比熱等都是從PPMS上移植過(guò)來(lái)的，是非常成熟可靠的技術(shù)，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，這些測(cè)量方法的可靠性和便捷性在過(guò)去的十幾年中已經(jīng)得到世界科學(xué)界的廣泛認(rèn)可。與PPMS相比，VersaLab的測(cè)量功能和精度幾乎*相同，只不過(guò)磁場(chǎng)略低、溫區(qū)略窄，但產(chǎn)品的諸多新特點(diǎn)使得用戶的購(gòu)買(mǎi)成本和運(yùn)行成本大大降低。

主要特征

1．集合磁、電學(xué)、熱等高精度測(cè)量，功能強(qiáng)大

2．50-1000K測(cè)量全程無(wú)需液氦或液氮，（微型制冷機(jī)冷卻超導(dǎo)磁體以及樣品室）

3．技術(shù)提供更高溫度控制精度

4．超導(dǎo)磁體提供更均勻的背景磁場(chǎng)

5． 高低溫下均可達(dá)到3特斯拉磁場(chǎng)

6．無(wú)磁極間距調(diào)整及鞍區(qū)調(diào)整等復(fù)雜操作

7．高磁場(chǎng)下長(zhǎng)期運(yùn)行也無(wú)需冷卻水

8．單相電源供電(220V)能耗小(2.4KW)

9．體積小巧，便于移動(dòng)(重86 kg高1.31m)；

研發(fā)科學(xué)家Dr. Jim O’brien 和VersaLab，從中可以看出設(shè)備非常小巧。

豐富多樣的選件：

樣品水平旋轉(zhuǎn)桿選件(磁學(xué)、電學(xué)測(cè)量)

VersaLab上的樣品水平旋轉(zhuǎn)桿選件是用于測(cè)量與角度相關(guān)聯(lián)的電和磁性質(zhì)，例如電阻率、霍爾效應(yīng)、臨界電流、伏安特性以及磁各向異性等。樣品安裝在能夠輕易拆裝的帶有鍍金引線的樣品板上，僅需要將特定功能的樣品板插入到旋轉(zhuǎn)臺(tái)上就能進(jìn)行角度相關(guān)測(cè)量，在測(cè)量的過(guò)程中轉(zhuǎn)桿由步進(jìn)馬達(dá)控制按照輸入的轉(zhuǎn)動(dòng)精度進(jìn)行全自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

技術(shù)參數(shù)

轉(zhuǎn)角范圍： -10° to 370°

角度轉(zhuǎn)動(dòng)步長(zhǎng)： 0.05°或0.0045° (高精度)

轉(zhuǎn)動(dòng)重復(fù)性： < 1.0°

轉(zhuǎn)動(dòng)速度： 10°每秒或1°每秒(高精度)

VSM 高溫爐選件

VersaLab上VSM的高溫爐選件用于擴(kuò)展磁學(xué)測(cè)量的溫度區(qū)間，可以達(dá)到1000K。采用的樣品腔真空絕熱技術(shù)而沒(méi)有采用任何加熱爐腔，既沒(méi)有引入噪聲源保證了高溫磁測(cè)量精度而且操作非常簡(jiǎn)單易行。

高溫磁學(xué)測(cè)量技術(shù)參數(shù)

穩(wěn)定工作溫度： 300-1100K

均方根靈敏度： <10-5 emu

噪音基： <10-5 emu rms

溫度測(cè)量精確度： 0.5K

電輸運(yùn)測(cè)量選件

磁、電測(cè)量往往密不可分，VersaLab系統(tǒng)推出的VersaLab電測(cè)量選件，允許用戶在50-400K，±3T的系統(tǒng)環(huán)境下全自動(dòng)的進(jìn)行諸如電阻、微分電阻（非線性電阻）、磁電阻、伏安特性和霍爾效應(yīng)等各種電學(xué)測(cè)量。

噪聲基： 1 nV/rtHz

電壓輸出范圍：± 4.5 V (一倍增益時(shí))

電流范圍： 10nA-100mA 持續(xù)操作

頻率范圍： 直流或交流（0.1Hz-200Hz）

電阻測(cè)量精度：0.1% (R < 200 kΩ)

0.2% (R > 200 kΩ)

相對(duì)靈敏度： ± 10 nΩ RMS (typical)

電阻測(cè)量范圍：四線法10-8Ω-106Ω

二線法106Ω-5X109Ω

比熱測(cè)量選件

比熱是非常重要的物理量，但是實(shí)驗(yàn)上很難獲得高品質(zhì)的比熱測(cè)量數(shù)據(jù)。Quantum Design公司采用了熱馳豫法，使的雙τ模型技術(shù)對(duì)馳豫曲線進(jìn)行擬合，全自動(dòng)快速精確地獲得變溫和變場(chǎng)下的高質(zhì)量比熱數(shù)據(jù)，該項(xiàng)技術(shù)曾獲得1998年世界“R&D100”大獎(jiǎng)。

測(cè)量溫度范圍：50-400K

磁場(chǎng)范圍： ±3T

樣品尺寸： 1mg - 500mg（典型值20mg）

測(cè)量靈敏度： 10nJ/K @2K

測(cè)量精度： <5% @2K - 300K（典型值<2%）

熱輸運(yùn)測(cè)量選件

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)算出熱電材料的品質(zhì)因子。樣品測(cè)量采用樣品托的方式，并配套有專用的樣品安裝工具

技術(shù)參數(shù)

熱傳導(dǎo)測(cè)量精度：± 5 %

Seebeck系數(shù)測(cè)量精度：± 5 %

Seebeck系數(shù)測(cè)量范圍：1 μV/K - 1 V/K

品質(zhì)因子測(cè)量精度：± 15 %（取決于S）

多功能樣品桿選件

多功能樣品桿能夠方便用戶將外接儀表的電源引線、信號(hào)采集線、光纖、微波導(dǎo)管等引入VersaLab系統(tǒng)的樣品室內(nèi)，從而可以進(jìn)行例如鐵電、介電、激光或微波輻照下的電輸運(yùn)等測(cè)量。

VersaLab與傳統(tǒng)電磁鐵VSM對(duì)比：