超導(dǎo)垂直磁場(chǎng)低溫探針臺(tái)液氮制冷LH-CRPS-VF是一款無(wú)需消耗制冷劑，依靠制冷機(jī)提供冷源的閉循環(huán)低溫磁場(chǎng)探針臺(tái)，配±2.5T垂直磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)樣品面外增加磁場(chǎng)。此款低溫探針臺(tái)設(shè)計(jì)的初衷就是多功能和優(yōu)秀的專業(yè)測(cè)量性能，為制冷劑獲得比較困難和追求操作便利的客戶提供了一個(gè)可行的解決方案。通過(guò)閉循環(huán)制冷機(jī)降溫，降溫過(guò)程中不需要其它輔助設(shè)備，只需要很少的電能即可，也不需要科研人員值守操作。
豐富的選件和配置確?？蒲腥藛T能夠?qū)嵤﹪?yán)苛的、富有挑戰(zhàn)的測(cè)試測(cè)量。LH-CRPS-VF可實(shí)現(xiàn)最大面外磁場(chǎng)2.5T的情況下，實(shí)施C-V、I-V、微波、霍爾效應(yīng)及磁輸運(yùn)等測(cè)量測(cè)試。多個(gè)溫度傳感器分布于探針臺(tái)各個(gè)位置，確保溫度監(jiān)視和測(cè)量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。由于是二級(jí)制冷平臺(tái)制冷機(jī)提供冷源，這樣能保證樣品溫度維持在相對(duì)較高的溫度，同時(shí)樣品處于真空環(huán)境中，減少了凝結(jié)的可能性，在一些有機(jī)材料的嚴(yán)格測(cè)試要求中這一點(diǎn)比較重要。
超導(dǎo)垂直磁場(chǎng)低溫探針臺(tái)液氮制冷
LH-CRPS-VF最大可安裝樣品臺(tái)直徑51mm(2in)
探針臺(tái)原理及應(yīng)用
德世的低溫探針臺(tái)為材料早期無(wú)損電性能測(cè)量提供了一個(gè)精準(zhǔn)的低溫磁場(chǎng)環(huán)境。探針臺(tái)是物理科學(xué)家和研究人員對(duì)材料研究的有利便捷工具、并且測(cè)試測(cè)量重復(fù)性一致性比較好。探針臺(tái)也可以作為一個(gè)靈活多用的公共測(cè)試平臺(tái)。典型的應(yīng)用包括不同溫度下普遍的IV和CV曲線、微波測(cè)量、光電響應(yīng)、電輸運(yùn)特性、霍爾效應(yīng)測(cè)試以及其他類型的材料研究。
德世低溫探針臺(tái)提供了眾多的測(cè)試環(huán)境，可根據(jù)研究人員的需要自行選擇對(duì)應(yīng)型號(hào)，以滿足研究人員多樣化的應(yīng)用需求。從通用平臺(tái)到專業(yè)平臺(tái)，每個(gè)德世探針臺(tái)都經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，以確保在整個(gè)溫區(qū)范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行和可靠的測(cè)量。
特點(diǎn)
無(wú)需消耗制冷劑
全程無(wú)值守降溫
豐富的選件和配件
2.5T磁場(chǎng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量
可實(shí)現(xiàn)霍爾效應(yīng)測(cè)量
溫度結(jié)構(gòu)
1.兩級(jí)制冷平臺(tái)制冷機(jī)提供冷源，一級(jí)制冷平臺(tái)冷卻輻射屏，二級(jí)制冷平臺(tái)冷卻樣品臺(tái)和超導(dǎo)磁體
2.獨(dú)立磁體防輻射屏，樣品腔防輻射屏包圍著樣品臺(tái)，頂端帶有可視窗口，紅外吸收石英窗片
3.兩級(jí)制冷平臺(tái)制冷機(jī)，在4.2K時(shí)有1.2W的制冷量
磁場(chǎng)：
◆磁場(chǎng)類型：超導(dǎo)螺線管磁體
◆磁場(chǎng)方向：垂直磁場(chǎng)，垂直于樣品表面
◆磁場(chǎng)控制：標(biāo)定電流磁場(chǎng)關(guān)系
◆磁感應(yīng)強(qiáng)度：±2.5T
◆磁場(chǎng)均勻性：0.5%中心10mm直徑球體;1%中心20mm直徑球體
樣品振動(dòng) |
X方向 | <5μm |
Y方向 | <5μm |
Z方向 | <1μm |
注：可選低振動(dòng)配置，各方向振動(dòng)<1μm |
溫度屬性 |
磁場(chǎng) | 控溫范圍 | 配置 |
±2.5T | 10K | 6個(gè)探針臂 |
±2.0T | 11K-400K | 6個(gè)探針臂 |
±1.0T | 401K-500K | 6個(gè)探針臂 |
控溫穩(wěn)定性 |
溫度范圍 | 穩(wěn)定性 |
蕞低溫不控溫 |
|
<10K | ±50mK |
10K-100K | ±20mK |
100K-250K | ±20mK |
250K-350K | ±20mK |
350K-500K | ±50mK |
真空性能 |
室溫 | <5X10-3Pa |
蕞低溫 | <5X10-4Pa |
蕞高溫 | <5X10-3Pa |
注：以上數(shù)據(jù)使用600L渦輪分子泵組得到 |
時(shí)間參數(shù)：
◆抽空時(shí)間：1h(與泵組相關(guān))
◆降溫時(shí)間：從室溫到蕞低溫5h
◆升溫時(shí)間：從蕞低溫到室溫2h
樣品臺(tái)：
◆標(biāo)準(zhǔn)樣品臺(tái)：51mm(2in)
◆蕞大樣品臺(tái)：51mm(2in)
◆樣品臺(tái)背光：無(wú)
◆樣品臺(tái)類型：三同軸樣品臺(tái)(選配)、接地樣品臺(tái)(標(biāo)配)
探針：
◆探針數(shù)量：蕞多6個(gè)
◆探針傳感器：硅二極管，監(jiān)視探針溫度
◆探針托溫度：<50K樣品臺(tái)處于蕞低溫度
◆探針熱沉：熱沉到防輻射屏
◆探針臂：熱沉到防輻射屏
◆DC/RF探針：絕緣電阻>100GΩ,漏電流<100fA
◆微波探針：DC到67GHz,用于微波測(cè)量
◆光纖探針：用于光電測(cè)量，可選FC/APC或者SMA905接口，波長(zhǎng)可選
探針位移：
◆X方向行程：50mm,移動(dòng)分辨率3μm
◆Y方向行程：25mm,移動(dòng)分辨率5μm
◆Z方向行程：25mm,移動(dòng)分辨率5μm
制冷劑消耗：
◆室溫到蕞低溫度：不需要
◆液氦消耗(5K):不需要
◆液氮消耗(80K):不需要
探針臺(tái)配置
溫度配置 |
樣品臺(tái)傳感器加熱器 | GaAs傳感器、100W加熱器 |
超導(dǎo)磁體傳感器加熱器 | Cernox傳感器、100W加熱器 |
防輻射屏傳感器加熱器 | 硅二極管傳感器、100W加熱器 |
二級(jí)制冷平臺(tái)傳感器加熱器 | 硅二極管傳感器、100W加熱器 |
探針臂傳感器 | 硅二極管傳感器(安裝在其中一個(gè)針臂) |
溫度控制 |
控溫儀型號(hào) | LH102C控溫儀 |
低溫輸液管 | 不需要 |
低溫液體儲(chǔ)存罐 | 不需要 |
支架 |
支架尺寸 | 長(zhǎng)寬高800X80000X670mm(不含地腳) |
地腳 | 4個(gè)橡膠減振地腳，承重500公斤 |
桌面 | 長(zhǎng)寬厚850X850X20mm |
真空腔體 |
材料 | 鋁本色氧化(可選不銹鋼電鍍鉻) |
直徑高度 | φ280X270 |
可視窗凈尺寸 | φ65毫米，紅外吸收石英窗口 |
真空抽口 | KF16 |
真空閥門 | KF16手動(dòng)擋板閥 |
放氣閥 | 手動(dòng)放氣閥 |
預(yù)留接口 | 預(yù)留通用安裝接口 |
探針引出口 | 六個(gè)真空三同軸接口(DC探針，選擇其它探針，接口不同) |
防輻射屏 |
材料 | 銅鍍金 |
可視窗凈尺寸 | 65mm,配紅外吸收窗口 |
抽空泵組 |
分子泵組 | 可選(客戶可自備) |
機(jī)械泵組 | 可選(客戶可自備) |
抽空減振塊 |
抽空減振塊 | KF25進(jìn)出氣口，重量20公斤 |
配電要求 |
單相電壓 | 220V/50Hz |
單相功率 | 1.5KW |
三相電壓 | 三相五線制，380V/50Hz |
三相功率 | 8KW |
水冷要求 |
制冷功率 | 8KW@25℃ |
水流量 | 7L-10L/min(28℃) |
三相電壓 | 三相五線制，380V/50Hz |
三相功率 | 5KW |
樣品托
接地樣品托
直接安裝在樣品臺(tái)，盡量減小對(duì)樣品的溫度梯度，與整個(gè)探針臺(tái)電器接通
注：可選圓形和方形，性能無(wú)差異
同軸樣品托
樣品托表面與探針臺(tái)整體電器絕緣，通過(guò)BNC接口穿過(guò)真空室
注：可選圓形和方形，性能無(wú)差異
三同軸樣品托
在同軸樣品托的基礎(chǔ)上增加GUARD層，層與層之間電器絕緣，提供保護(hù)電壓層，減小漏電流
注：可選圓形和方形，性能無(wú)差異
樣品托配置
| 類型 | 接口 | 尺寸 |
設(shè)備包括 | 接地樣品托 | 無(wú) | φ51mm(2in) |
選件 | 接地樣品托 | φ51mm(2in) |
同軸樣品托 | BNC | φ51mm(2in) |
三同軸樣品托 | TRIAX | φ51mm(2in) |
注：其它尺寸樣品托接受定制 |
樣品托性能
| 電絕緣 | 溫差 | 溫度 |
接地樣品托 | 導(dǎo)通 | 0.1K-0.2K | 400K |
同軸樣品托 | >100MΩ | ≈1K | 400K |
三同軸樣品托 | >100GΩ | ≈1K-2K | 400K |
1.電絕緣測(cè)試是在10V電壓情況下，測(cè)量導(dǎo)電面之間的電阻 2.溫差是樣品托表面和樣品臺(tái)之間存在的溫差。樣品的熱接觸好壞以及樣品大小，都會(huì)對(duì)溫差產(chǎn)生影響，熱接觸不充分樣品負(fù)載大，會(huì)增加溫差。 |
接口
BNC | 同軸樣品托-配2耳BNC真空接口以極低溫同軸線纜 |
TRIAX | 三同軸樣品托-配3耳三同軸真空接口以及低溫同軸線 |
探針臂配置
德世標(biāo)準(zhǔn)的微操作針臂，能安裝各種類型的探針，滿足絕大部分科研需求，實(shí)現(xiàn)直流、射頻、微波以及光學(xué)測(cè)量。
u靈活容易擴(kuò)展的探針集合
u微操作針臂可以在全溫區(qū)、真空環(huán)境、磁場(chǎng)環(huán)境下使用
u可以配置在德世任意款探針臺(tái)上
u磁場(chǎng)探針臺(tái)中更換成無(wú)磁材料針臂
u針臂上安裝一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器，可以接受定制傳感器類型
探針配置及用途
通用DC | 小信號(hào)低噪聲DC測(cè)量 |
高阻DC | 高阻抗低漏電流測(cè)量 |
RF-1GHz | KHz和MHz級(jí)別的測(cè)量，測(cè)量帶寬高達(dá)1GHz。可以升級(jí)到RF/微波-40GHz測(cè)量，需要購(gòu)買一個(gè)GSG探針 |
RF/微波-40GHz | 可實(shí)現(xiàn)高達(dá)40GHz的測(cè)量，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)兼容DC測(cè)量 |
RF/微波-67GHz | 可實(shí)現(xiàn)高達(dá)67GHz的測(cè)量，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)兼容DC測(cè)量 |
光纖探針 | 給樣品通光或者從樣品采集光，可選波長(zhǎng)，可選FC/APC或者SMA905接口 |
探針硬件配置
| 接口 | 探針 | 內(nèi)部線 | 水平角度 | 定制 |
通用DC | 3耳BNC | SMA低溫探針 | 微型低溫同軸線，屏蔽層接地 | ±5° | 探針針尖和直徑 |
高阻DC | 3耳triaxial | SMA低溫探針 | 微型低溫同軸線，屏蔽層接三同軸GUARD | ±5° | 探針針尖和直徑 |
RF-1GHz | 2.92mm(K型連接器) | SMA低溫探針 | 2.92mm半剛性低溫同軸線，屏蔽層接地 | ±5° | 探針針尖和直徑 |
RF/微波-40GHz | 2.92mm(K型連接器) | 40G-GSG探針 | 2.92mm半剛性低溫同軸線，屏蔽層接地 | ±5° | GSG針尖距離 |
RF/微波-67GHz | 1.85mm(Z型連接器) | 67G-GSG探針 | 1.85mm半剛性低溫同軸線，屏蔽層接地 | ±5° | GSG針尖距離 |
光纖探針 | FC/APC或SMA905 | 無(wú) | 光纖 | ±5° | 類型、波長(zhǎng)、入射角 |
探針性能
| 使用頻率 | 絕緣電阻 | 電容 | 阻抗 | 反射 | 傳輸 |
通用DC | DC-50Hz | >100MΩ | <100pF | 50Ω | 無(wú) | 無(wú) |
高阻DC | DC-50Hz | >100GΩ | <100pF | 無(wú) | 無(wú) | 無(wú) |
RF-1GHz | DC-1GHz | >10MΩ | 未測(cè)量 | 50Ω | <-20dB | <±1dB |
RF/微波-40GHz | DC-40GHz | >1MΩ | 未測(cè)量 | 50Ω | <-20dB | <±1dB |
RF/微波-67GHz | DC-67GHz | >1MΩ | 未測(cè)量 | 50Ω | <-20dB | <±1dB |
光纖探針 |
| 無(wú) | 無(wú) | 無(wú) | 無(wú) | 無(wú) |
注：絕緣電阻在10V電壓下測(cè)量得到 |
探針定位
| X軸 | Y周 | Z軸 |
行程 | 75mm(2in) | 25mm(0.5in) | 25mm(0.5in) |
精度 | 3μm | 5μm | 5μm |
SMA低溫專用探針
德世為低溫探針臺(tái)設(shè)計(jì)專用探針，探針具有強(qiáng)大的通用性，能實(shí)現(xiàn)直流偏置、低/高頻測(cè)量、低噪聲屏蔽和低漏電流測(cè)量。SMA低溫探針主體由陶瓷或者FR4制作，低溫焊料焊接SMA接口，50歐姆阻抗傳輸線，可配置鎢、P7或者鈹銅探針，無(wú)氧銅熱沉帶，熱沉到樣品臺(tái)
型號(hào) | 材料 | 針尖直徑（µm） |
SMA-05D-01-W | 鎢 | 1 |
SMA-05D-05-W | 5 |
SMA-05D-10-W | 10 |
SMA-05D-20-W | 20 |
SMA-05D-100-W | 100 |
SMA-05D-01-BC | 鈹銅 | 1 |
SMA-05D-05-BC | 5 |
SMA-05D-10-BC | 10 |
SMA-05D-20-BC | 20 |
SMA-05D-100-BC | 100 |
SMA-05D-01-P7 | Paliney7合金 | 1 |
SMA-05D-05-P7 | 5 |
SMA-05D-10-P7 | 10 |
SMA-05D-20-P7 | 20 |
SMA-05D-100-P7 | 100 |
針尖材料 | 描述 | 應(yīng)用 | 導(dǎo)電性 | 接觸電阻 | 壽命 |
鎢(W) | 常用，耐用 | 適用各種樣品表面，能穿透氧化層 | 好 | 小 | 長(zhǎng) |
鈹銅(BC) | 常用，接觸電阻小 | 沉金焊盤pad | 優(yōu) | 蕞小 | 長(zhǎng) |
paliney7合金(P7) | 專用，接觸電阻小 | 精密的焊盤pad | 好 | 小 | 長(zhǎng) |
