System zur Messung physikalischer Eigenschaften (PPMS)

PPMS von QuantumDesign

Das PPMS ist ein automatisches Tieftemperatur- und Magnetsystem zur Messung von Materialeigenschaften wie spezifische Wärme, magnetische AC- und DC-Suszeptibilität und elektrischer und thermischer Transporteigenschaften (wie Hall-Effekt, thermoelektrische Effektivität und Seebeck-Effekt).

Features
Vollautomatische Durchführung von Messungen
Modulare Ausführung ermöglicht zahlreiche Anwendungen
Temperaturbereich 1,9 K bis 400 K
Magnetfeld bis ±16 Tesla
Optional auch kryogen-frei

Die Temperatur lässt sich stufenlos im Bereich von 1,9 K bis 400 K variieren; dabei kann ein Magnetfeld bis ±16 Tesla angelegt werden. Die sogenannte kontinuierliche Tieftemperatursteuerung (CLTC) sorgt dafür, dass Temperaturen unterhalb von 4,2 K dauerhaft aufrechterhalten werden und dass ein gleichmäßiger Temperaturübergang beim Aufwärmen und Abkühlen durch 4,2 K stattfindet.

Eigene Experimente mit externen Geräten können automatisch mittels der integrierten Visual Basic Schnittstelle innerhalb der auf Windows basierenden Betriebssoftware MultiVu, oder durch externe Visual C++-, Delphi- oder Visual Basic-Programme gesteuert werden.

Die Basiseinheit des PPMS besteht aus einem Kryostaten mit einer supraleitenden Magnetspule. Die verschiedenen optionalen Messmöglichkeiten ergeben sich durch Verwendung verschiedener Einsätze oder Probenhalter und Aufruf des entsprechenden Softwaremoduls. Der optionale EverCool™ II Dewar beinhaltet einen integrierten Helium-Rückverflüssiger, wodurch das System quasi kryogenfrei zu handhaben ist. Lediglich für das Spülen des Probenraumes wird noch Heliumgas benötigt.

Schwingprobenmagnetometer VSM

Das Schwingprobenmagnetometer (VSM) ist ein leistungsstarkes Messsystem für die Charakterisierung magnetischer Proben.  Mit der Option VSM können Sie Ihr PPMS in ein hoch empfindliches DC-Magnetometer zur schnellen Datenerfassung umwandeln. Die Bewegung der Probe erfolgt durch einen speziellen Probentransport mit einer linearen Kennlinie und ist damit hoch genau und präzise. Mit weiteren Optionen können die Möglichkeiten des VSM noch weiter verbessert werden:

  • Schnelle, voll automatische Zentrierung der Probe
  • Hoch empfindliche Messung des magnetischen DC-Moments bis zum maximalen Feld des Magnet
  • Das VSM–Messsystem basiert auf dem CAN-Netzwerkprotokoll und umfasst den CAN Tower Modell 1000
  • Sweep von Magnetfeld oder Temperatur
Option AC-Suszeptibilität ACMSII

Das AC-Messsystem (ACMS) bietet Ihnen die Möglichkeit, sowohl AC-Suzeptibilitäts- als auch Extraktions-DC-Magnetisierungsmessungen durchzuführen:

  • Zur Messung der AC-Suszeptibilität und DC-Magnetisierung
  • Direkte Phasennullungstechnik misst und kompensiert im Hintergrund vorhandene AC-Verschiebungen bei jeder Messung
Messung der Wärmekapazität

Mit der Option Wärmekapazität von Quantum Design kann die Wärmekapazität bei konstantem Druck [Cp] gemessen werden.

Diese Option steuert die einer Probe zugeführte und entnommene Wärme und überwacht die daraus resultierende Temperaturänderung. Während einer Messung wird eine bekannte Wärmemenge mit konstanter Leistung über einen festen Zeitraum eingeleitet. Auf diese Aufheizphase folgt dann eine Kühlphase über den gleichen Zeitraum. Bei dieser Option kommt eine Relaxationstechnologie zum Einsatz, die höchste Messgenauigkeit mit robusten Analyseverfahren verbindet.

Option Elektrotransport (ETO)

Die Option Elektrotransport ermöglicht dem Anwender die Durchführung unterschiedlicher Transportmessungen über einen breiten Bereich von Widerstandswerten und Probentypen. Die Option umfasst zwei separate Kanäle, jeweils mit eigener Elektronik, so dass kontinuierliche Widerstandsmessungen an zwei Proben gleichzeitig möglich sind. Die Elektronik jedes Kanals umfasst eine Präzisionsstromquelle und einen Spannungsvorverstärker, angeschlossen an einen digitalen Signalprozessor (DSP).

  • Widerstandsmessung im 2- oder 4-Drahtmodus
  • Der klassische 4-Draht-Modus hat zwei Leitungen für den Strom und zwei Leitungen für den Potentialabfall
  • Strom-Spannungs-Kurven
  • Differenzwiderstandskurven

"Wir betreiben in unserem Labor für Neutronenstreuung und Magnetismus am Institut für Festkörperphysik der ETH Zürich ein MPMS-XL-7 und ein PPMS-14 von Quantum Design. Wir nutzen auch eine Reihe von Einsätzen und Zusatzeinrichtungen, wie z.B. das System iQuantum 3He und die Druckzelle für das MPMS, sowie VSM, Verdünnungskryostaten und die AC-Option für das PPMS. Die Ausrüstung wurde Anfang 2010 durch den technischen Service von LOT-QuantumDesign GmbH installiert. Seit der Inbetriebnahme arbeiten die Maschinen durchgängig 24 Stunden pro Tag an 7 Tagen der Woche, und bisher sind noch keine Probleme aufgetreten – abgesehen von kleineren Ärgernissen der Sorte "Vielleicht hätte ich besser erst im Handbuch nachlesen sollen." Der reaktionsschnelle technische Service aus Darmstadt mit seiner großen Geduld und Sorgfalt war für uns extrem nützlich. Wir sind mit den Produkten sehr zufrieden und haben vor kurzem ein weiteres PPMS-9-System bei LOT-QuantumDesign bestellt."

- A. Zheludev

"Im Februar 2011 wurde in unserem Institut für Anorganische Chemie an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg ein PPMS-9-System von Quantum Design mit Rückverflüssiger installiert. Das System wurde durch einen Techniker von LOT-QuantumDesign GmbH in Betrieb genommen. Seit seiner Installation wird das System intensiv genutzt. Ich kann den Verflüssiger sehr empfehlen für Anwender, für die die Versorgung mit flüssigem Helium problematisch ist. Bis zum heutigen Zeitpunkt hat der Verflüssiger völlig reibungslos ca. 10.000 Betriebsstunden geleistet. Er verflüssigt das verdampfende Helium sehr zuverlässig und ohne größere Verluste."

- Prof. Dr. Stefan Ebbinghaus

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