0编程操作！QD中国科学实验中心引进多通道高精度低噪声综合电学测量仪，可与PPMS无缝衔接
发布日期：2024-08-28
近期，QD中国科学实验中心全新引进Lake Shore公司推出的M81多通道高精度低噪声综合电学测量仪，该设备可以与完全无液氦综合物性测量系统-PPMS®DynaCool™无缝连接，是一款功能全面，简单易用且可高度模块定制化的电学测量仪表。
M81可以提供多种不同的电学测量解决方案，包括可输出直流至最高100kHz的交流，甚至交流直流混合的电压及电流源模块以及对应的电流和电压测量模块匹配。使用交流信号时，多个模块采用内部参考信号同步，可以实现最多6个通道同时实时锁相。通过配置不同的电压、电流源表，可以轻松实现从最基础的四引线小电阻测量，到伏安特性、霍尔效应、自旋SOT材料、FET功率器件等的测量，满足多种不同的测量使用需求。
M81多通道高精度低噪声综合电学测量仪
M81使用Lake Shore公司专门研制的MeasureLINK测量软件，能够对M81的控制和测量实现全程零编程的简便操作。例如多通道间信号同步、测量初始化条件、测量流程化控制，以及测量进度的实时显示和记录等等。
MeasureLINK测量控制软件
MeasureLINK软件亦可轻松与其他多种低温或磁体系统联用，并集成了针对这些设备的控制功能，例如Lake Shore的低温恒温器、电磁体、甚至可以实现和PPMS DynaCool无缝衔接。与DynaCool联用时，MeasureLINK可实现对PPMS的系统状态的变温变场控制以及实时状态监控。从而实现即点即用的PPMS 平台M81电学解决方案。
M81配合各种不同低温系统方案
M81配合PPMS DynaCool的电学解决方案
MeasureReady™ M81-SSM系统采用模块化设计，并利用MeasureSync™自主研发信号同步技术实现信号源模块和测量模块的所有通道最高100kHz的信号实时同步。利用MeasureSync™技术，M81系统可以在同一时间对所有通道进行采样，确保在相同条件下对被测器件或样本进行测试，获得一致性的数据。
M81采用主机与模块的搭配方案
M81主机是M81 SSM系统的核心。根据订购的型号，仪器支持 2、4 或 6 个通道，分别包括 1、2 或 3 个信号源和 1、2 或 3 个测量单元。每台 M81 仪器可管理 1 至 3 个信号源通道和 1 至 3 个测量通道，以便在单个测试序列中测试多个被测器件或样品，而不会因线路复杂化和信号切换造成信号劣化。此外还可以将多台仪器组合起来，进一步提高信号源和测量通道的能力，而不会降低模拟性能，同时利用 MeasureSync™ 对系统内所有信号通道进行定时同步。
M81主机
该主机以 MeasureReady™ 仪器平台为基础，采用图形化触摸屏界面进行编程控制和监测。其符合人体工程学设计的前面板具有 TiltView™ 显示屏，无论是在工作台上还是安装在机架上，都能获得最佳的可视性。它还支持标准 LAN、USB 和 GPIB 通信。
M81-SSM采用主机和模块搭配使用的方案，一个主机可以同时扩展至多3个源表模块以及至多3个测量模块，每个模块均可以适配直流以及最高100kHz的测量范围。具体有以下模块可供选择：
1. VM-10 电压测量模块
该模块提供分辨率从低纳伏到 10 V 的直流至 100 kHz 电压测量，包括振幅、相位和谐波检测功能。专有的无缝量程技术允许在增减量程时进行连续测量。
VM-10 电压测量模块
2. CM-10电流测量模块
该模块可在直流至 100 kHz 范围内，以接近零的输入偏移电压测量 fA 至 100 mA 的电流，包括幅值、相位和谐波检测功能。该模块还具有可配置的硬件和软件滤波功能。
CM-10电流测量模块
3. BCS-10电流源模块
该模块提供 1 pA 至 100 mA 的可编程电流，最大符合 ±10 V 的直流输出至 100 kHz 正弦输出。BCS-10 源自 Lake Shore 业界领先的 372 型交流电阻电桥，采用差分或平衡设计，有助于减少或消除低温恒温器和其他研究设备中经常遇到的接地回路。它扩展了 372 型平衡源的功能，增加了可变频率和振幅编程能力，在保持出色噪声性能的同时，提高了灵活性。
BCS-10电流源模块
4. VS-10电压源模块
该模块可提供 ±1 nV 至 ±10 V 的可编程电压，最大符合 100 mA 的直流至 100 kHz 正弦输出。VS-10 适用于栅极偏置、电压扫描 I-V 曲线剖析，以及需要高稳定电压并结合电流、电阻/电感和其他材料或电子器件测量的应用。
VS-10电压源模块
不同的模块搭配也为不同应用场景提供了不同的解决方案，常见的测量搭配有：
| 二维材料，纳米线，有机半导体 VS module + CM module, primarily I-V特性曲线，4引线法 M81优势：低电压源噪声，低电流测量噪声 |  | |
金属-绝缘体相变，二维材料，超导材料 BCS module + VM module 交流电阻，表面电阻，交流霍尔 M81优势：交流电流霍尔：电阻和霍尔电压的同步测量； 在不同频率的超低温恒温器中同时测量多达三个器件 | ||
光电二极管和光电晶体管 CM module + occasionally VS module M81优势：可编程偏置电压源 | ||
自旋输运 DC/AC: BCS module + VM module M81优势：同步测量电阻、霍尔电压和谐波霍尔电压 | ||
MIS结、约瑟夫森结、晶体管中的缺陷表征 VS module + CM module M81优势：双 DAC 交流和直流电源 | ||
热电材料、一维材料 AC, BCS module + VM module M81优势：相位相关电流源，同步谐波检测 |
综合以上这些测量方案， M81-SSM 的强大功能不言而喻，能够为广大科研工作者提供表征多种测试结构（包括纳米结构、单层和多层原子结构、MEM、量子结构、有机半导体和超导材料）的超卓解决方案。
为了便于广大客户全面了解和亲身体验M81多通道高精度低噪声综合电学测量仪，Quantum Design中国公司引进了该设备样机，目前该设备已安装于公司样机实验室并调试完毕。即日起，我们欢迎对该设备感兴趣的老师和同学来访，我们在Quantum Design中国样机实验室恭候大家的到来。
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