Установка для измерений при сверхнизких температурах

“Установка для измерения параметров элементов наномеханики, наноэлектроники и квантовой логики при сверхнизких температурах”

Назначение установки.

Установка предназначена для измерения параметров элементов наноэлектроники, ячеек квантовой логики, наномеханики, нанофотоники и квантовой метрологии при сверхнизких температурах. Установка включает в себя измерительный комплекс СВЧ аппаратуры фирмы Agilent и безгелиевый криостат растворения с импульсной трубой модель BF- L D250 фирмы BlueFors для получения сверхнизких температур (Рис.1).

Рис.1. Безгелиевый криостат растворения с импульсной трубой BF- L D250.

Состав установки BF - LD 250:

1. Криокулер – импульсная труба с компрессором;

2. Рама подвески системы;

3. Вставка криостата растворения;

4. Вакуумный кожух (криостат) и система радиационных экранов;

5. Система управления и контроля газа (смесь He3/He4), включая интерфейс пользователя, датчики давления с электронным выходом, датчики циркуляции, управляемые вентили и соединительные линии откачки;

6. Внешняя и внутренняя азотные ловушки;

7. Датчики температуры (термометры сопротивления) и нагреватели, установленные на 1й и 2й ступенях охлаждения, камере растворения и камере испарения. Контроль показаний датчиков температуры и управление нагревателями осуществляется через герметичный LEMO-разъем наверху криостата, подсоединенный к контроллеру Lakeshore 370 c 16-канальным сканером.

Особенности конструкции.

Размеры камеры образца (дно камеры растворения) – диаметр 250мм и высота 220мм – обеспечивают возможности проведения разнообразных исследований. Камера растворения смещена относительно центра камеры образца для обеспечения наибольшего полезного объема для монтажа образца (Рис.2).

Рис.2. Вид снизу камеры растворения и доступного объема для монтажа образца.

Вакуумный кожух (криостат) и система радиационных экранов изготовлены из алюминия для уменьшения веса и состоят из двух частей – верхней и нижней – для облегчения доступа к камере образца. При монтаже образца снимаются только нижние части кожуха и экранов, а использование специальных фиксаторов позволяет выполнить это одному оператору, без использования подъемных механизмов (Рис.3).

Рис.3. Разборные вакуумный кожух и система радиационных экранов.

Основные технические характеристики установки.

а) измерительный комплекс СВЧ аппаратуры фирмы Agilent:

1. Частотный диапазон от 10 МГц до 43.5 ГГц с разрешающей способностью 0.001Гц;
2. Динамический диапазон системы 126 дБ, динамический диапазон приемника 129 дБ, 32001 точки, 32 канала, ширина полосы пропускания по промежуточной частоте 5 МГц;
3. Максимальная выходная мощность +16 дБм;
4. Динамическая точность 0.1 дБ;
5. Минимальный уровень шума -111 дБм при ширине полосы пропускания по промежуточной частоте 10 МГц.

б) безгелиевый криостат растворения с импульсной  трубой модель BF- L D250 фирмы BlueFors :

1. Хладопроизводительность ~ 300мкВт (при базовой температуре 100мК);
2. Базовая температура ~10мК; 
3. Размеры камеры образца  - диаметр 250мм и высота 220мм;
4. Окружение образца – вакуум ;
5. Время выхода на базовую температуру - ~ 17 часов.