說(shuō)起綜合物性測(cè)量系統(tǒng)-PPMS大家都不陌生，自從1994年臺(tái)PPMS誕生以來(lái)，已經(jīng)有超過(guò)1000臺(tái)PPMS工作在各大實(shí)驗(yàn)室?？茖W(xué)域的許多重要工作背后都有PPMS的貢獻(xiàn)。從初的濕式系統(tǒng)到現(xiàn)在的全干式系統(tǒng)，從磁學(xué)、電學(xué)測(cè)量到多域高精度測(cè)量，PPMS誕生以來(lái)從未停下過(guò)前進(jìn)的腳步。無(wú)論您是我們PPMS的用戶(hù)還是關(guān)注者，可能您尚未了解PPMS的全部功能。今天我們將為您列舉目前PPMS所有測(cè)量功能，敬請(qǐng)收藏。

圖1 綜合物性測(cè)量系統(tǒng)-PPMS

、 主機(jī)系統(tǒng)——兼容并蓄、博采眾長(zhǎng)
    基于*的快速掃場(chǎng)和連續(xù)控溫技術(shù)（PPMS擁有快速、穩(wěn)定的變溫、掃場(chǎng)技術(shù)），PPMS主機(jī)已成為性能異的低溫磁場(chǎng)平臺(tái)。但是Quantum Design的追求遠(yuǎn)不止于此，PPMS的主機(jī)系統(tǒng)自從誕生以來(lái)不斷的根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行化。目前，PPMS DynaCool主機(jī)已經(jīng)集成了高真空和磁屏蔽，全新的CAN式模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擺脫了系統(tǒng)對(duì)電腦的過(guò)度依賴(lài)。針對(duì)LabVIEW預(yù)留的開(kāi)放接口使得PPMS系統(tǒng)兼具了MultiVu的穩(wěn)定性與LabVIEW的拓展性。為了滿(mǎn)足不同需求，PPMS的系統(tǒng)已經(jīng)包含9T、12T、14T、16T等多種場(chǎng)強(qiáng)以及濕式、Reliquefire、EverCool和DynaCool多種型號(hào)。從綜合測(cè)量系統(tǒng)到通用平臺(tái)，PPMS在雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)上兼容并蓄、博采眾長(zhǎng)，堅(jiān)持以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，廣泛采納用戶(hù)的建議，以開(kāi)放的胸懷為客戶(hù)打造異的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

圖2 *無(wú)液氦綜合物性測(cè)量系統(tǒng)PPMS®DynaCool™

二、 磁學(xué)功能
振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)——電磁馬達(dá)，智能測(cè)量

    PPMS的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)采用磁懸浮馬達(dá)，*避免了機(jī)械振動(dòng)馬達(dá)帶來(lái)的測(cè)量噪音，同時(shí)避免了機(jī)械磨損。采用高精度的光學(xué)編碼定位技術(shù)使得振幅、振動(dòng)頻率連續(xù)可調(diào)，并且在測(cè)量過(guò)程中自動(dòng)校準(zhǔn)中心位置。的設(shè)計(jì)、智能的軟件、進(jìn)的算法使得磁矩測(cè)量精度能夠真正的達(dá)到10-7量

VSM高溫爐選件——爐火純青、萬(wàn)分

    傳統(tǒng)的磁性測(cè)量設(shè)備只能測(cè)量樣品在室溫附近或低溫的磁學(xué)性。少有的高溫設(shè)備要么溫度不能太高，要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜精度太差。Quantum Design門(mén)為磁性測(cè)量設(shè)計(jì)的高溫爐選件可以將磁性測(cè)量的溫度提高到1000K，控溫精度可達(dá)0.5K，可以快速升降溫，輕松測(cè)量鎳等高Tc材料的居里溫度。磁性測(cè)量精度于10-6emu.

光誘導(dǎo)磁測(cè)量選件——波長(zhǎng)可調(diào)，洞察秋毫
    為了研究光敏材料在光激發(fā)下磁性的變化，Quantum Design推出了高精度的光磁測(cè)量選件。采用高色溫的氙燈光源，用波片濾波。高性能的光纖樣品桿可以輕松將聚焦光引入樣品腔。用該選件可以測(cè)量變溫、變場(chǎng)環(huán)境中，不同波長(zhǎng)光激發(fā)下樣品的磁性變化。這對(duì)于研究材料中能帶分布對(duì)磁性的影響，以及磁性的機(jī)理具有重要意義。
新型交流磁化率選件——超高靈敏度，頻率可調(diào)
    全新的ACMS II采用*的探測(cè)線圈和VSM線性磁力驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，次測(cè)量就可以獲得實(shí)部虛部分開(kāi)的交流磁化率以及直流磁化強(qiáng)度的信號(hào)。采用鎖相技術(shù)和五點(diǎn)測(cè)量模式，有效地消除了溫度漂移對(duì)測(cè)量的影響，次降溫可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)頻率的磁性。10Hz-10KHz頻率范圍，15Oe的交流場(chǎng)，高達(dá)10-8emu的測(cè)量精度使得ACMS II的測(cè)量精度可以媲美SQUID。
稀釋制冷機(jī)交流磁化率選件——低溫的磁性測(cè)量方案
    低至50mK的限低溫、0.002 - 4Oe的交流場(chǎng)幅值、10Hz-10KHz可變頻率、10-7emu的靈敏度使得稀釋制冷機(jī)交流磁化率選件成為上低溫的磁性測(cè)量方案，更是目前自旋液體等域的有力測(cè)量手段。
扭矩磁強(qiáng)計(jì)——磁矩與各向異性的測(cè)定
    對(duì)磁性材料的研究除了磁矩測(cè)量以外對(duì)磁各向異性的測(cè)量也具有重要意義，別對(duì)于單晶或薄膜材料而言磁各向異性尤為重要。該選件由Quantum Design與IBM聯(lián)合設(shè)計(jì)，采用超高靈敏度的壓電傳感器和平衡電橋來(lái)測(cè)量樣品在磁場(chǎng)中受到的力矩。樣品托芯片可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)扭矩來(lái)校準(zhǔn)重力影響和溫度漂移產(chǎn)生的影響。扭矩測(cè)量時(shí)可以進(jìn)行溫度掃描得到扭矩隨溫度的變化。扭矩磁強(qiáng)計(jì)的扭矩精度可達(dá)10-9Nm，磁矩靈敏度可達(dá)10-8emu，靈敏度可以媲美SQUID。
階翻轉(zhuǎn)曲線——測(cè)量材料磁結(jié)構(gòu)、定量分析材料的組分
    基于智能化控制技術(shù)，Quantum Design全新推出的階翻轉(zhuǎn)曲線功能省去了傳統(tǒng)人工測(cè)量方案的繁瑣。高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)為后續(xù)分析提供了堅(jiān)實(shí)保障。該功能可以定性/定量測(cè)量材料的磁翻轉(zhuǎn)機(jī)制、計(jì)算各磁性翻轉(zhuǎn)相的比例、計(jì)算矯頑場(chǎng)與相互作用場(chǎng)的強(qiáng)度分布。對(duì)于礦物、混合物、復(fù)合相、Vortex等材料的研究具有重要意義。
磁性測(cè)量高壓腔——測(cè)量材料高壓磁性的器
    采用等靜壓裝置在材料上施加穩(wěn)定的壓力，用PPMS測(cè)量樣品的磁性。增加了用壓力來(lái)調(diào)控材料性的維度。是目前較為熱門(mén)的材料高壓性研究的選擇工具，高壓腔采用螺旋式加壓、液體傳壓媒介，可輕松實(shí)現(xiàn)1.3GPa或更高的壓強(qiáng)。

三、 電學(xué)功能
直流電阻率——使用簡(jiǎn)單，測(cè)量快速
    直流電阻率是PPMS基本的測(cè)量功能之，以其方便快捷、數(shù)據(jù)可靠、智能測(cè)試深得廣大用戶(hù)的喜愛(ài)。與普通的儀表相比，直流電阻率選件以其有的智能測(cè)量方案在測(cè)量過(guò)程中避免了普通儀表不同量程臨界處數(shù)據(jù)的不連貫和不準(zhǔn)確。直流電阻率選件可在μΩ到MΩ范圍內(nèi)自動(dòng)測(cè)量。
電輸運(yùn)選件——功能更多，精度更高
    電輸運(yùn)測(cè)量選件（ETO），是門(mén)為精細(xì)電學(xué)測(cè)量而開(kāi)發(fā)的多功能電學(xué)測(cè)量選件，可以自動(dòng)測(cè)量樣品的IV性曲線、微分電阻、霍爾效應(yīng)。由于采用高精度的鎖相技術(shù)，ETO可以測(cè)量從nΩ到GΩ量的電阻，電流輸出nA-mA。
光電測(cè)量選件——光場(chǎng)激發(fā)，多維調(diào)控
    PPMS采用全波段的氙燈作為光源，用可調(diào)光柵濾波技術(shù)測(cè)量不同波長(zhǎng)光激發(fā)下的樣品電阻。在溫度、磁場(chǎng)調(diào)控的基礎(chǔ)上加入光激發(fā)調(diào)控，形成對(duì)樣品性的多維度調(diào)控和測(cè)量。
電學(xué)測(cè)量高壓腔——超硬材料，超導(dǎo)材料的研究器
    目前在高壓下測(cè)量材料的電學(xué)性能已經(jīng)成為研究超導(dǎo)材料、超硬材料以及其他殊材料的常用手段之。PPMS的電學(xué)測(cè)量高壓腔可以在變場(chǎng)、變溫環(huán)境中測(cè)量不同壓強(qiáng)下材料的電學(xué)性能。高壓腔預(yù)留10跟電學(xué)引線，方便用戶(hù)高壓下的電學(xué)連接。高壓腔已集成溫度計(jì)，測(cè)量樣品的實(shí)時(shí)溫度。

四、 熱學(xué)測(cè)量功能
比熱測(cè)量選件——技術(shù)，
    材料的比熱是個(gè)重要的物理量，但是在實(shí)驗(yàn)上很難測(cè)到高質(zhì)量的比熱數(shù)據(jù)。Quantum Design采用技術(shù)的比熱測(cè)量選件，從誕生起就代表了比熱測(cè)量的高水準(zhǔn)。比熱選件采用雙τ模型、可對(duì)馳豫曲線進(jìn)行自動(dòng)擬合計(jì)算、系統(tǒng)自動(dòng)扣除背景比熱，得到變溫、變場(chǎng)條件下的高質(zhì)量比熱數(shù)據(jù)，并對(duì)每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)自動(dòng)計(jì)算和記錄德拜溫度。比熱樣品托、智能化的測(cè)量引導(dǎo)程序，使得初學(xué)者也能快速上手操作。完備的數(shù)據(jù)采集和分析功能使得比熱研究更為簡(jiǎn)單。
熱輸運(yùn)選件——數(shù)據(jù)，功能全面
    熱輸運(yùn)選件可以同時(shí)測(cè)量樣品的熱傳導(dǎo)系數(shù)、Seebeck系數(shù)（熱電勢(shì)）和交流電阻率，并根據(jù)這三個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算出熱點(diǎn)材料的品質(zhì)因子。門(mén)的樣品托和四點(diǎn)法引線方式可以消除接觸電阻和熱阻的影響。軟件可以的建立動(dòng)態(tài)熱流量模型補(bǔ)償各種可能的系統(tǒng)誤差。可在變溫過(guò)程中自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)測(cè)量得到高密度的數(shù)據(jù)。熱輸運(yùn)選件使得熱學(xué)測(cè)量像電學(xué)測(cè)量樣簡(jiǎn)單和。

五、 低溫選件
He3制冷機(jī)選件——使用方便，智能控制
    基于PPMS主機(jī)系統(tǒng)的He3制冷機(jī)具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和單程兩種模式，自動(dòng)控制程序使得樣品可在3小時(shí)之內(nèi)由室溫降至0.5K，單程模式可將樣品的溫度降至0.4K。目前已經(jīng)在He3制冷機(jī)溫度下能夠進(jìn)行的測(cè)量是電輸運(yùn)（ETO）和比熱。He3選件是目前使用方便的He3制冷機(jī)。
稀釋制冷機(jī)選件——磁、電、熱都能測(cè)的稀釋制冷機(jī)
    基于PPMS主基系統(tǒng)的稀釋制冷機(jī)選件可以將樣品的溫度進(jìn)步降低到50mK。該稀釋制冷機(jī)與傳統(tǒng)稀釋制冷機(jī)的主要區(qū)別是具有高度自動(dòng)化的控制軟件和引導(dǎo)式的操作操作界面。即使沒(méi)有低溫工作經(jīng)驗(yàn)的用戶(hù)也可以輕松掌握低溫物性測(cè)量，目前稀釋制冷機(jī)可以實(shí)現(xiàn)比熱、電輸運(yùn)、和交流磁化率測(cè)量。
熱去磁電測(cè)量選件——靈巧的mK低溫選件
    為小巧的解熱去磁電測(cè)量選件，不需要任何額外操作可以在3小時(shí)以?xún)?nèi)輕松將樣品由室溫降到150mK以下。該選件在無(wú)需購(gòu)買(mǎi)較為昂貴的He3和稀釋制冷機(jī)的情況下可以輕松實(shí)現(xiàn)mK量的電學(xué)測(cè)量，是性?xún)r(jià)比較高的低溫選件。

六、 光學(xué)測(cè)量功能
拉曼與熒光光譜測(cè)量選件——低溫強(qiáng)磁場(chǎng)光譜學(xué)突破
    Quantum Design推出的光譜學(xué)系統(tǒng)集拉曼和光致發(fā)光測(cè)量于身，用PPMS的變溫和磁場(chǎng)環(huán)境可以測(cè)量氣態(tài)、液態(tài)、薄膜和塊體材料的性質(zhì)。該選件多種波長(zhǎng)光源可選、多維度位移旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)、VHG全息光柵與超窄帶濾波系統(tǒng)。高性能的拉曼光譜選件是變溫、磁場(chǎng)光譜測(cè)量的選擇。用PPMS的拉曼光譜學(xué)選件和軟件系統(tǒng)可以更加方便的研究強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系材料中自旋-軌道耦合隨溫度和磁場(chǎng)的變化。

七、 拓展功能選件
多功能樣品桿——重劍無(wú)鋒，大巧不工
    看似普通的樣品桿卻是PPMS拓展性能的又*，多功能樣品桿為用戶(hù)提供了集成溫度計(jì)的樣品臺(tái)和用于立引線的樣品桿。樣品桿擁有非常高的加工精度，并且具有抗強(qiáng)磁場(chǎng)的能力，預(yù)留的頂部接口可供用戶(hù)引入各種導(dǎo)線和光纖。用戶(hù)可根據(jù)自己的需求用多功能樣品桿來(lái)搭建自己*的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)自定義的實(shí)驗(yàn)方案。目前，用戶(hù)已經(jīng)用多功能樣品桿實(shí)現(xiàn)光電測(cè)量、強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系的光激發(fā)、鐵電測(cè)量、介電測(cè)量、鐵磁共振等多個(gè)域的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。
高精度鐵磁共振——錦上添花，如虎添翼

圖3 高精度鐵磁共振儀（FMR）

    由瑞典N(xiāo)anOsc公司開(kāi)發(fā)的高精度鐵磁共振儀，能夠?qū){米別的磁性薄膜進(jìn)行高精度的測(cè)量。該系統(tǒng)采用高精度波導(dǎo)探測(cè)芯片與全自動(dòng)測(cè)量分析軟件，可以直接測(cè)量得到飽和磁化強(qiáng)度、本征阻尼、非均勻展寬和回磁比。由Quantum Design團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的高質(zhì)量波導(dǎo)樣品桿和集成服務(wù)為高達(dá)40GHz的變溫鐵磁共振測(cè)量提供了雄厚的技術(shù)支撐。
膨脹測(cè)量選件——原子，*
    PPMS的膨脹率測(cè)量選件可以測(cè)量出0.1埃的尺寸變化，是目前上精密的膨脹率測(cè)量選件之。該選件可以在全溫區(qū)范圍內(nèi)測(cè)量熱膨脹和磁致伸縮效應(yīng)。殊樣品托設(shè)計(jì)可以測(cè)量樣品相對(duì)磁場(chǎng)成不同角度情況下的磁致伸縮效應(yīng)。
掃描探針顯微鏡、共聚焦顯微鏡——秋毫之末，覽無(wú)余

圖4 PPMS- Reliquefier

    Attocube公司門(mén)為PPMS生產(chǎn)的掃描探針顯微鏡和共聚焦顯微鏡可以很好的兼容濕式系統(tǒng)和Reliquefier系統(tǒng)。有的音叉式AFM在Z方向上的分辨力高達(dá)7.6pm?；诘蜏谹FM功能的MFM可以在不同溫度、磁場(chǎng)下測(cè)量材料的磁疇結(jié)構(gòu)，分辨率于50nm。系統(tǒng)還可升KPFM、PFM、C-AFM等多種顯微鏡系統(tǒng)。更有掃描霍爾探針顯微鏡可以定量材料的測(cè)量微區(qū)磁場(chǎng)分布。共聚焦顯微鏡擁有自由光束和光纖兩種模式可選擇。用戶(hù)可以將共聚焦顯微系統(tǒng)搭配各種光譜儀使用來(lái)測(cè)量變溫、變場(chǎng)環(huán)境下樣品的多種光譜。

    開(kāi)放的PPMS平臺(tái)與22個(gè)測(cè)量選件以及時(shí)刻不停的研發(fā)，Quantum Design始終以開(kāi)放進(jìn)取的態(tài)度努力打造更好的綜合測(cè)量系統(tǒng)與通用平臺(tái)。用戶(hù)的建議，市場(chǎng)的需求更是我們努力的方向。Quantum Design 希望能夠與您攜手共創(chuàng)科研輝煌。