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干式变温超导磁体系统

干式变温超导磁体系统(注册商标:CryoM®)仅使用一个4K脉管制冷机或GM制冷机冷却超导磁体和变温插件,具有操作简单、运行成本低和功能扩展性强等特点,是科研用户理想的低温强磁场实验平台,增强防堵塞型设计无需外置液氮冷阱可连续工作半年以上。

标准CryoM集成9T螺旋管超导磁体,内径是50mm,静态氦气环境,变温范围:1.5K-400K,标配四象限双极性超导电源、四通道高精度控温仪、八通道温度指示器。专利的冷头悬浮减震和自恒压循环气路使得振动更小,降温更快,温度稳定性更好,标准电学测试样品杆集成多针真空贯穿、16pin puck样品托、低温双绞测试线和低磁阻校准型温度计(校准范围:1K-325K)。可选配12T/14T/16T螺旋管超导磁体、带光学窗的7T分离线圈对超导磁体、矢量超导磁体(9T/2T/2T)、NMR高均匀磁体等,可选配≤1.3K的更低最低温度。

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基于GM制冷机的干式变温超导磁体系统(左);基于脉管制冷机的干式变温超导磁体系统(右)

9T螺旋管变温超导磁体典型技术参数

冷头类型

GM制冷机或阀体分离脉管制冷机

磁场强度

±9T 

样品管内径

50mm(选配:30mm和60mm)

典型励磁时间

≤20分钟

初始降温时间

≤14小时(采用阀体分离脉管机)

≤17小时(采用GM制冷机)

温度稳定性

±10mK(1.5K-20K)

 ±15mK(20K-300K)

 ±20mK(300K-400K)

变温范围

1.5K-400K

样品环境

静态氦气

换样后再降温时间

<45分钟(初始VTI处于低温);<100分钟(初始VTI和样品杆处于室温)


选  配
磁体样品杆插件组件

12T/14T/16T超导磁体

分离线圈对超导磁体

两轴/三轴矢量磁体

高均匀磁体

节能型超导磁体

单轴样品杆

双轴样品杆

显微光学插件

磁化率插件

热学测试插件

He-3/DR插件

超低震动组件

多针/SMA/BNC真空贯穿

双绞/柔性同轴/半钢缆

三同轴


光学型变温超导磁体系统(型号:CryoM-7S-PT)采用阀体分离脉管机作为冷源,采用冷头悬浮减震结合磁体内部刚性支撑和柔性热连接,振动水平小于100nm,集成分离线圈对超导磁体,提供平行和垂直于磁场的光学通道,样品中心最高磁场强度是7T。集成变温插件和静态氦气环境的样品管,内径≥31mm,变温范围:1.5K-300K,可提供各种紫外、可见、红外和太赫兹光学窗,用于拉曼、傅里叶光谱、光致荧光等光学实验。紧凑型尾部是理想的低温强磁场光学实验平台。

光学型变温超导磁体系统典型应用包括磁光克尔效应(MOKE)、在低温强磁场环境下同步进行光激发与电学输运结合的探测、利用光学窗口进行微区扫描,直接观测磁斯格明子等拓扑磁畴的演变和利用高透太赫兹的光学窗,研究强磁场对材料内部低能激发(如回旋共振、等离激元)的调制效应等。


光学型变温超导磁体系统典型技术参数

冷头类型

阀体分离脉管制冷机

样品管内径≥31mm
标称振动水平<100nm初始降温时间≤20小时
温度稳定性±10mK(1.5K-20K), ±15mK(20K-300K)
磁场强度±7T (水平方向)磁场中心均匀性±0.3%@10mm DSV

变温范围

1.5K-300K

励磁时间≤40分钟
磁体尾部尺寸30.3cm×28.5cm样品环境静态氦气


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光学型变温超导磁体系统

干式高均匀变温超导磁体系统(型号:CryoM-9-NMR)集成高均匀超导磁体,磁场中心均匀度优于±10ppm@10mm DSV,恒流模式下磁场漂移优于0.5ppm/hr,提供1.5K-300K的变温环境,是理想的固态NMR、电子顺磁共振(EPR)、自旋量子比特、NV 色心和前沿量子物理与材料物性表征的低温强磁场实验平台。


9T高均匀变温超导磁体系统典型参数
冷头类型阀体分离脉管制冷机样品管内径50mm
温度稳定性±10mK(1.5K-20K), ±15mK(20K-300K)磁场强度±9T (水平方向)
磁场中心均匀性优于±10ppm@10mm DSV变温范围1.5K-300K
恒流模式下磁场漂移≤0.5ppm/hr样品环境静态氦气
典型应用:NMR、EPR、自旋量子比特、NV 色心和前沿量子物理与材料物性表征、量子输运测量、材料零场与高场相变等

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典型干式高均匀变温超导磁体系统

三轴矢量变温超导磁体系统(型号:CryoM-9/2/2)采用GM制冷机或者阀体分离脉管机作为冷源,集成9T/2T/2T三轴矢量超导磁体,合成磁场强度:2T。集成高效变温插件和静态氦气环境的样品管,样品管内径:≥50mm,变温范围:1.5K-300K。

三轴矢量变温超导磁体系统能够独立控制三维空间磁场方向和强度和低温环境,无需物理旋转样品,仅凭电流调节即可实现磁场在三维空间内的全方位、无缝隙转动。可广泛应用于凝聚态物理学、量子计算、材料科学及自旋电子学等顶尖科研领域,如通过多角度旋转磁场,探测拓扑绝缘体、狄拉克半金属及马约拉纳费米子等新奇物态的各向异性;在纳米器件中精确控制电子自旋的排列与翻转,用于开发下一代高速、低功耗的非易失性磁性随机存储器;研究石墨烯、过渡金属硫族化合物等面内和面外的量子霍尔效应与磁学特性等。  


9-2-2三轴矢量变温超导磁体系统典型技术参数
冷头类型阀体分离脉管制冷机或GM制冷机样品管内径≥50mm
初始降温时间≤35小时(备注:采用阀体分离脉管机);≤42小时(备注:采用GM制冷机)变温范围1.5K-300K
磁场强度±9T (垂直Z方向);±2T (水平X方向);±2T (水平Y方向)温度稳定性

±10mK(1.5K-20K)

±15mK(20K-300K)

磁场中心均匀性0.07%@10mm DSV(垂直Z方向),0.65%@10mm DSV(垂直X方向),0.45%@10mm DSV(垂直Y方向)
励磁时间≤30分钟(垂直Z方向),≤55分钟(水平X方向),≤55分钟(水平Y方向)样品环境静态氦气

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基于脉管制冷机的变温9/2/2三轴超导磁体系统

CryoM提供多种选件,如单轴/双轴样品杆、光学样品杆、He-3插件/稀释制冷机插件、磁化率插件/热学测试插件、更低温度(≤1.3K)、超低震动组件(如冷头悬浮减震、减震沙箱等)和接线盒等。基于阀体分离脉管机和冷头悬浮减震设计的超低震动干式变温超导磁体的震动水平<100nm,特别适合进行低温磁光实验。

最新推出的节能型1.5K 9T变温超导磁体(型号:CryoM-EE),样品管内径31mm,磁体恒温器更加紧凑,具有超高性价比,氦气压缩机功耗比常规型减小约50%,对冷却水的要求大大降低,极大节省电能和实验室空间。

此外,我们提供基于干式变温超导磁体系统的低温强磁场物性测试系统(TKMS),集成低温强磁场下的电磁输运、Hall测试、磁化率测试和热输运测试等功能,并提供多路样品测试模块,允许同时对多个样品进行测试。

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典型低温强磁场物性测试系统(TKMS

He-3插件匹配顶部装卸型1.5K制冷机(Acryo-1.5K)和干式变温超导磁体(CryoM),内置低温吸附泵和密封He-3气路,单发工作模式,空载最低温度≤270mK,在空载情况下最低温度保持时间≥80小时,在350mK时制冷量≥100uW。标准He-3插件样品环境是真空,可选配交换He-3气体型和更长保持时间。典型应用包括电磁输运测试、量子霍耳效应、超导器件测试、Squid测试、高压(DAC)、热输运测试等。


He-3插件典型技术参数
冷源Acryo-1.5K或CryoM低温系统最低温度≤270mK(备注:空载无外加热负载)
最低温度稳定性±1mK运行方式单发
样品环境真空(选配交换气体)最低温度保持时间≥80小时
备注: 使用2.5L NTP He-3


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基于脉管制冷机集成He-3插件的干式变温超导磁体系统(左图);典型He-3插件(右图);

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典型He-3插件制冷量与温度关系

示  

集成48路低阻线和四根射频同轴的He-3插件,提供3.5升常压He-3气体,最低温度<270mK,在最低温度下保持时间超过200小时,温度稳定性优于1mK。

氦三插件示例1.png

氦三插件示例2.png

AC磁化率样品杆

 

AC磁化率模块典型技术参数

AC 磁化率[χ]

灵敏度

<1x10-8   emu@10 kHz

相位精度

±0.5°

驱动参数

幅度

0.01 to 16 Oe (峰值

频率范围

10 Hz to 10 kHz

线圈组尺寸

内径

8 mm

工作范围

温度:1.5K to 325 K;磁场:0 to 16T(灵敏度条件@ AC激励10 mOe @10 kHz)

备注

对应零场下的测试参数


插件示例

安装案例

1、该系统采用GM制冷机作为冷源,并采用冷头悬浮减振专利技术,采用顶部装卸型设计,提供静态交换氦气环境,样品管内径50mm,

变温范围:<1.5K-300K,磁场范围:±9T,集成物性测试功能模块,允许同时对多个样品进行测试。

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2、采用阀体分离低振动脉管制冷机作为冷源,并采用冷头悬浮减震专利技术,标称振动水平小于100nm,该系统采用顶部装卸型设计,

提供静态交换氦气环境,样品管内径50mm,最低温度:<1.35K,最高磁体强度为9T,真空型样品杆用于热学实验。

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3、采用阀体分离脉管制冷机作为冷源,并采用冷头悬浮减震专利技术,采用顶部装卸型设计,振动水平:100nm,

提供静态交换氦气环境,样品管内径50mm,最低温度:<1.5K,初始降温时间:<30小时,最高磁体强度为12T,励磁时间:<60分钟。

超导磁体案例三.png


4、该强磁场低温系统提供的样品管内径:50.5mm,变温范围:1.5K-400K,磁场范围:±9T,

集成物性测试功能模块,允许同时对多个样品进行测试。

飞斯科CryoM超导磁体案例四.png


 5、采用阀体分离低振动脉管制冷机作为冷源并采用冷头悬浮减震专利技术,最低温度小于1.5K,

最高磁体强度为9T,不仅用于电磁输运测试,还用于MOKE等磁光测试。

飞斯科CryoM超导磁体案例五.png

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