Measuring Equipment

МАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

1. Автоматизированный СКВИД-магнитометр MPMS-XL7 (Quantum Design)

Quantum Design Website

Измерения восприимчивости на частотах 0.1Гц – 1кГц, в диапазоне температур 1,9 – 400К и полей до ±7Т. Порог чувствительности: 2*10-8 emu при 0 T. Измерения намагниченности на постоянном токе в полях до ±7Т, в диапазоне температур 1,9 – 400К с порогом чувствительности 1*10-8 emu (при H=2500 Oe) Максимальный размер образцов 9 мм Диапазон измерений ±5emu.

2. Автоматизированный комплекс PPMS-9 (Quantum Design) для измерения физических свойств

Quantum Design Website

Измерение теплоемкости в диапазоне температур 1,5-400 К, в полях до ±9 Т. Максимальная масса образца 500мг. Порог чувствительности измерений 10 нДж/К при Т=2 К. Измерение восприимчивости на частотах 10 Гц-10 кГц, в диапазоне температур 1,9 – 400 К и в полях до ±9 Т. Порог чувствительности измерения AC-восприимчивости 2*10-8 emu (на частоте 10 кГц). Порог чувствительности измерения DC-намагниченности 2*10-5 emu. Измерение магнитного момента торсионным магнитометром в полях до ±9 Т. Среднеквадратичный уровень шумов 1*10-9. Максимальный размер образцов 2×2 мм2. Измерение проводимости на переменном токе (1 Гц-1 кГц) в полях до ±9 Т, с возможностью вращения образца на 360º(шаг 3 мин.). Порог чувствительности 1 нВ. Измерение проводимости на постоянном токе в полях до ±9 Т, с возможностью вращения образца на 360º (шаг 3 мин.), с порогом чувствительности 20 нВ. Вставка с откачкой паров Не3 позволяет расширить температурный диапазон измерений теплоемкости и электропроводности до 0,4 К

3. СКВИД-магнитометр для измерений в малых полях

Измерение магнитного момента в диапазоне температур 2 - 350 К и полей 0 - 2500 Oe Чувствительность магнитометра по магнитному моменту - 2*10-9 emu при H = 0 T и 10-7 emu при H = 2.5 kOe Максимальный размер образцов - 4 мм Максимальное значение магнитного момента ±10-3 emu Полоса пропускания - 100 Hz

4. Сквид-магнитометр MPMS 5XL "Quantum Design" (на площадке ИПХФ)

Магнитометр предназначен для исследований магнитных свойств образцов малого размера. DC измерения с точностью 10^-7 emu в поле до 5 Тл, AC измерения – набор дискретных частот 1- 1000 Гц с амплитудой до 10 Э.

ИЗМЕРЕНИЯ ТРАНСПОРТА И МАГНИТОТРАНСПОРТА

1. Криомагнитная система Intermagnetics 165NS40H

Измерения проводимости в диапазоне температур 1.3-300 К, полей до 14 Т, с возможностью пошагового вращения образца (или камеры давления с образцом) в одной или двух плоскостях с минимальным шагом 3 мин.

2. Криомагнитная система с рефрижератором растворения и магнитом на 13Т

Позволяет проводить измерения в диапазоне температур 0.02-300 К и магнитных полей до 13 Т

- транспорта и магнитотранспорта,
– на переменном и постоянном токе,
- емкости на переменном и постоянном токе,
- электрохимического потенциала образцов c затвором (электрометрическим способом).

Контроль и стабилизация температуры осуществляются в диапазоне 0.02-1 К. Образец находится в сверхтекучей D-фазе смеси He3-He4 в камере растворения, что способствует теплообмену и улучшает контроль температуры электронного газа. Большой возможный диаметр образца (22 мм) и наличие большого количества вводов в камеру растоворения позволяют адаптировать установку под различные задачи: проводить измерения с образцом в камере давления, электрометрические измерения, вводить ВЧ и оптические сигналы.

3. Криомагнитная система на 16 Т (в стадии изготовления)

Предназначена для измерения проводимости на постоянном и переменном токе (0.01-10 кГц) в диапазоне температур 0.3-300 К, полей до 16 Т. Максимальный диаметр образца 23 мм.

4. Криомагнитные системы-дублеры с полем 8 Т

Системы являются экономичными (по потреблению Не) и служат для измерений в небольших магнитных полях при температурах 1.3-300 К, а также для отладки измерений.

5. Стенды для испытания сверхпроводящих материаллов и криомагнитных систем

испытание сверхпроводящих устройств диаметром до 0.9м и высотой до 1.2м испытание сверхпроводящих материаллов в полях до 8Т, при токах до 1кА испытание ВТСП материаллов и устройств с ВТСП элементами на переменном токе до 0.5кА

6. Универсальные измерительные стенды

• Автоматизированные системы для векторных измерений транспорта на переменном токе, и на постоянном токе, на базе:
  - цифровых двухканальных синхронных детекторов Stanford Research SR830;
  - цифрового двухканального синхронного детектора Signal Recovery 7220;
  - цифровых системных мультиметров Keithely-2000.
  
• Электрометрические измерения на базе:
  - электрометров Keithley 6517A (с источником) и Keihtley 6514.
• Измерение и контроль температуры:
  - с помощью RuO- и Ge- термометров сопротивления и прецизионных мостов переменного тока Picowatt AVS-47 с оптоизолирующим интерфейсом IEEE-488.
  - c помощью термопар Cu(Fe)-Cu и цифровых мультиметров Keithley-2000 и источников-измерителей Keithley-2400.
• Измерение и контроль магнитного поля:
  - с помощью низкотемпературных GaAs-датчиков Холла и источников/измерителей Keithley-2400.
  Все измерительные системы связаны по шине IEEE-488 с оптоизолированным интерфейсом с управляющими компьютерами с картой Ni-488.2.

7. Автоматизированная установка для измерения температурной зависимости электрического сопротивления малых кристаллов 4-х контактным методом в интервале температур 4,2-300 К на постоянном токе (на площадке ИПХФ)

Пределы измерения сопротивления органических проводников от 0,002 Ом до 1 МОм. Скорость охлаждения (нагрева) образца ~ 1 К/мин. Особенности установки - малый расход жидкого гелия (9,5 литров в месяц). Измерение электрического напряжения на образце и термопаре проводится с помощью нановольтметра Keithley-181.

ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ИМПЕДАНСА В ДИАПАЗОНЕ ВЧ И СВЧ

Отделение ЦКП на площадке ИФТТ

• Прецизионные измерения действительной и мнимой частей поверхностного импеданса в см- и мм- диапазонах длин волн в диапазоне температур 0,4 - 250 K.
• Прецизионные измерения динамической восприимчивости в диапазоне частот от 100 Гц до 2 МГц, электропроводности, магнитосопротивления, коэффициента Холла в интервале температур 0,3 - 300 К и в магнитных полях до 18 Т.
• Измерения тангенса угла потерь, поверхностного сопротивления и диэлектрической проницаемости в диапазоне 30 - 40 ГГц.

АППАРАТУРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ

1. Автоматизированный гидравлический пресс для нагружения камер давления c электрическими тензодачиками усилия.

2. Низкотемпературные немагнитные камеры гидростатического давления

• Сферические камеры диаметром 14 мм, 23 мм, с фиксированным давлением до 2.5 ГПа для транспортных и оптических измерений. Электровводы – 10 проводов. Оптоволокно – 1 ввод.
• Цилиндрические камеры диаметром 18, 23, и 29 мм с фиксированным давлением до 3.3 ГПа. Электровводы - 10 проводов. Оптоволокно – 2 ввода для измерений в видимом и инфракрасном диапазоне. Сапфировые вводы – для измерений в диапазоне длин волн 140 нм - 7 мм.

РЕНТГЕНОДИФРАКЦИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Установки и их основные параметры
Дифрактометры ДРОН–2.0, ДРОН–3.0 и двухкристальный спектрометр ДТС–1. Все установки настроены на работу с медным излучением (l=1.54056 Å) с мощностью до 2 кВт каждая

Виды измерений и исследуемые объекты.

• Рентгенодифракционные исследования монокристаллов и пленок ВТСП материалов. Фазовый анализ шихты и выросших из нее монокристаллов. Определение параметров средней решетки и модулированной сверхрешетки в монокристаллах Bi_2+xSr_2-xCuO_6+d и Bi₂Sr_2-xLa_xCuO_6+d. Определение тетрагональных искажений решетки эпитаксиальных пленок при росте на различных подложках и их влияния на Тс.
• Рентгенодифракционные исследования эпитаксиальных пленок и квантовых ям полупроводниковых материалов, выросших на разориентированных подложках.
• Измерения кривых качания для оценки структурного совершенства эпитаксиальных слоев и ям.

Цель исследований и получаемые результаты.
1) Ренгенодифракционные исследования ВТСП материалов. Установление взаимосвязи между структурными и сверхпроводящими свойствами в совершенных монокристаллах ВТСП материалов. Сравнительное исследование тщательно подобранных пар кристаллов с одной и той же концентрацией носителей, но с различными дефектными конфигурациями позволяет разделять вклады в механизм спаривания от электрон–фононного взаимодействия и кулоновского взаимодействия между дефектами в «резервуаре заряда» и порожденными этими дефектами дырками в слоях CuO₂.
2) Рентгенодифракционные исследования эпитаксиальных пленок и квантовых ям полупроводниковых материалов. В таких структурах, рассогласованных по параметру решетки из-за различных значений модуля Юнга в направлениях [100] и [111], наблюдается помимо тетрагональной деформации решеток слоев и ям еще и моноклинная деформация их решеток, которую можно не только наблюдать, но и использовать для анализа тонких слоистых неоднородностей слоев и квантовых ям.

Дифрактометр рентгеновский ДРОН-2.0

Монокристальный автоматический четырехкружный дифрактометр Bruker AXS P4 (на площадке ИПХФ).

Дифрактометр PANalytical X'Pert PRO.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И СВЧ ХАРАКТЕРИСТИК

Измерительный комплекс с низким уровнем шумов (на площадке ИРЭ) для определения электрофизических и СВЧ характеристик полученных образцов и функциональных устройств на их основе
Экранирующий цельносварной металлический бокс с системой фильтров для высокочувствительных измерений на постоянном токе и под воздействием монохроматического электромагнитного излучения. Комплекс для измерения амплитудно-частотных характеристик волноводных структур в миллиметровом диапазоне длин волн (λ = 3 мм и 6 мм) на основе оксидных пленок типа оксида церия. Установленный нагреватель позволяет получать температуры до 850 °С в атмосфере кислорода. Источники электромагнитного излучения мм-диапазона и измерительное оборудование для частот 36 -120 ГГц и 350 -530 ГГц для измерения микроволнового отклика оксидных структур.
ЛОВ-генератор суб-мм диапазона
Один из криогенных держателей образцов и подвода зондирующего сигнала	Бокс изнутри с азотным дьюаром и измерителями с аккумуляторным питанием

Прототип криогенного приемника электромагнитных колебаний (на площадке ИРЭ)

Полностью автономная система, состоящая из квазиоптической вакуумированной системы с детектором излучения, охлаждаемым криоохладителем замкнутого цикла AIM S-200. (AEG Infrarot Module, Германия) Задание управляющих сигналов (Cryoton Ltd. Германия) , контроль вольт-амперных характеристик и отклика осуществляется через laptop.