PPMS綜合物性測量系統(tǒng)^[1]

PPMS^[2] 綜合物性測量系統(tǒng)是美國Quantum Design公司開發(fā)的一款對(duì)材料的各種物理性質(zhì)進(jìn)行基礎(chǔ)研究的儀器。PPMS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是在一個(gè)完美控制的極低溫(50mK)和強(qiáng)磁場(±16T)平臺(tái)上，集成全自動(dòng)的磁學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和形貌，甚至鐵電和介電等各種物性測量手段。這樣的設(shè)計(jì)使得整個(gè)系統(tǒng)的低溫和強(qiáng)磁場環(huán)境得到了充分的利用，極大減少了客戶購買儀器的成本，避免了自己搭建實(shí)驗(yàn)的繁瑣和誤差，可以迅速地實(shí)現(xiàn)研究人員珍貴的研究思路。

一個(gè)PPMS系統(tǒng)由基本系統(tǒng)和各種測量和拓展功能選件構(gòu)成：基本系統(tǒng)提供低溫和強(qiáng)磁場的環(huán)境，以及整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件控制中心；用戶在基本系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上選擇自己感興趣的各種測量選件和拓展功能選件。

對(duì)于絕大多數(shù)常規(guī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，PPMS已經(jīng)設(shè)計(jì)好了全自動(dòng)的測量軟件，和具有標(biāo)準(zhǔn)測量功能的硬件，如電阻率、磁阻、微分電阻、霍爾系數(shù)、伏安特性、臨界電流、交流磁化率、磁滯回線、比熱、熱磁曲線、熱電效應(yīng)、塞貝克系數(shù)、熱導(dǎo)率和形貌表征等等。這些測量方法的可靠性和便捷性在過去的十幾年中已經(jīng)得到世界科學(xué)界的認(rèn)可。經(jīng)過獨(dú)特而巧妙設(shè)計(jì)，PPMS系統(tǒng)上的各種測量選件之間能夠互不干擾，且能夠簡單快速地相互切換。

除此之外，PPMS系統(tǒng)并非人們看上去那樣是個(gè)Black Box，而是一個(gè)Magic Box：它上面預(yù)留了完善的軟硬件接口，使得用戶能夠通過PPMS系統(tǒng)控制第三方設(shè)備，利用PPMS系統(tǒng)的低溫強(qiáng)磁場環(huán)境和測量功能進(jìn)行用戶自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，如鐵電、介電、光或微波輻照下電輸運(yùn)、電場誘導(dǎo)下磁測量和磁電耦合等測量

磁場控制

PPMS 系統(tǒng)的磁場是通過對(duì)浸泡在液氦里的超導(dǎo)磁體勵(lì)磁獲得的，勵(lì)磁的電源為先進(jìn)的卡

皮察電源。由它們構(gòu)成的磁場控制系統(tǒng)由以下特點(diǎn)：

? 磁場具有很高的均勻度

在5.5cm（長）×1cm（直徑）的圓柱內(nèi)均勻度達(dá)到0.01%（7T 或9T 磁體）。

? 低噪聲、高效率的雙極性磁體電源，具有卓越的電流平滑過零性質(zhì)。

? 使用高溫超導(dǎo)材料制造的磁體電流引線極大的降低了在勵(lì)磁過程中的液氦損耗。

磁場控制系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：

磁場大小范圍：±所含超導(dǎo)磁體最大場(可選)

±7T，±9T，±14T，±16T

磁場分辨率：0.1 Oe

磁場穩(wěn)定性：1PPM/hour

變場速率：最大200 Oe/s

剩磁（振蕩模式）：>5 Oe (7T 或9T)

磁體操作模式：閉環(huán)模式和驅(qū)動(dòng)模式

磁場逼近模式：振蕩模式 非過沖模式

線性和掃描模式