MPMS系统He3选件-iHelium3

MPMS系统He3选件-iHelium3

    日本 Quantum 公司经过几年的努力,逐步开发并完善了专供 MPMS(SQUID) 系统使用的 He3 制冷机 iHelium3。iHelium3 可以将 MPMS(SQUID) 的测量温区由原来的 1.9 K 拓展至 0.5 K 而不需要对 MPMS(SQUID) 系统进行任何的改造,将 iHelium3 与 MPMS(SQUID)连接或拆开,整个操作只需要 15 分钟。用户可以进行极低温下直流磁学以及低频交流磁学测量,iHelium3 也兼容带液氦循环系统 Evercool Dewar 的 MPMS(SQUID) 系统。  


    iHelium 带有独立的 He3 气体操作系统(如右图所示),所有的阀门操作和系统状态监视都经过液晶显示控制面板完成,基于 Labview 的软件与 MPMS(SQUID) 的 MultiVu 软件同时运行,前者控制 iHelium 的温度并指导后者进行磁矩测量。系统循环 He3 气体,在 0.48 K 可以连续测量 10 小时。


MPMS广泛分布于世界上几乎所有相关尖端的实验室、在学术界具有良好口碑。MPMS系统由一个基系统和各种拓展功能选件构成。基系统同时提供变磁场测量环境和变温度场测量环境,以及各种全自动磁学测量功能选件,有AC磁化率测量系统选件:进行交流磁化率的测量,频率0.01-1KHZ 灵敏度:10-8emu。高温炉选件:把仪器最高可测量温度拓展到1000K。超低磁场选件以及磁场重置选件:用于退磁可获取达0.005G的超低磁场。而且MPMS带有液氦自循环系统,能够全自动的实现液氦的循环利用,极大的方便了获取液氦不方便、或者液氦价格昂贵的地区用户。


应用领域:

所包含的领域有物理、材料、化学、生物、地质等学科。所能研究测量的材料涵盖金属、陶瓷、半导体、超导体、磁性材料、合金材料、有机材料、介电材料和高分子材料等等。材料的形式可以是:块材、薄膜、粉末、液体、单晶及纳米材料。


Quantum Design公司推出的iHelium3选件,能够将MPMS3以及MPMS XL系统的最低温度从2K拓展到0.5K以下。该选件能够帮助研究单分子磁体、有机磁性材料、重费米子材料以及受挫材料领域在极低温温度段对材料磁性的研究。


主要技术参数(for MPMS3):

温度区间:0.42-1.8K

冷却时间:从300K-0.5K小于3小时

测量时温度稳定性:±1%

温度精度:2% 

数据采集时间(20~30second/point) 

单次运行时间:10小时

He3再生时间小于30分钟

兼容选件和测量模式:EverCool、DC磁化率、AC磁化率

此选件与VSM测量模式不兼容

■  极低温下重费米子材料NdV2Al20的超导特性研究

 

2016年日本富山大学並木孝洋教授课题组在0.5-2.5K范围对重费米子材料NdV2Al20在极低温的超导特性进行了细致研究,除了采用常规的电学测量外,也使用MPMS系统的iHelium3选件对NdV2Al20材料在[001][101][111]三个方向的0.01T和0.1T背景场下的MT曲线进行了测试,并通过该数据对材料的Tc相变点进行了判定。

MPMS3 iHelium3选件测量NdV2Al20材料在[001][101][111]三个方向的MT直流磁化率曲线@0.01T&0.1T

J. Phys. Soc. Jpn. 85, 073706 (2016)



■  极低温下Al6Re铝铼合金超导体相关性质研究

 

2019年复旦大学封东来、李世燕教授课题组对Al6Re铝铼合金一类超导体在超导转变温度附近的交直流磁化率分别通过MPMS3的iHelium3组件和DynaCool的ACDR稀释制冷机交流磁化率组件进行了测量。对该材料在不同稳态背景磁场下的抗磁特性进行了分析,并通过M-H曲线通过磁场抑制超过临界值Hc瞬间失超的特性进一步确认了其一类超导材料的身份。随后又结合BCS理论对50mK-1K的交流磁化率数据的磁滞特性进行了细致分析。

MPMS3 iHelium3测量到的Al6Re在mK温区的直流磁化率曲线MT、MH(@0.4K)

 

DynaCool系统ACDR选件测量的Al6Re在mK温区的交流磁化率曲线

PHYSICAL REVIEW B 99, 144519 (2019)



磁化率测试数据

镉元素在0.52K附近的超导相变



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