SPECIFIKACE POŽADAVKŮ NA SYSTÉM

Transkript

1 SPECIFIKACE POŽADAVKŮ NA SYSTÉM SYSTÉM Systém pro měření elektrických, magnetických a transportních vlastností materiálů v rozsahu teplot K. TECHNOLOGICKÝ CELEK Elektrické a tepelné vlastnosti materiálů 11 CHARAKTERISTIKA VYBAVENÍ Obsahuje: Systém je vhodný pro měření elektrických, magnetických a transportních vlastností materiálů v rozsahu teplot K při vnějším magnetickém poli do 9 T a pro standardizovaná měření magnetických vlastností při pokojové teplotě. Další popis: Tento univerzální měřící systém umožňuje měřit základní fyzikální, tj. elektrické, magnetické, transportní a tepelné, vlastnosti nanomateriálů a nanostruktur v rozsahu teplot K při současně působícím vnějším podélném magnetickém poli v rozsahu 0 9 T na vzorek. Jak pro regulaci teploty vzorku v rozmezí od 2 K do 300 K tak i pro dosažení maximálního pole 9 T v supravodivém magnetu se používá technologie, která vůbec nevyžaduje dolévání kapalného helia, tj. zařízení pracuje v tzv. uzavřeném cyklu. Systém (nebo jeho nezávislá podčást) umožňuje i standardizovaná měření základních vlastností magneticky měkkých materiálů při pokojové teplotě. Str. 1 /7

2 Zařízení pro měření základních fyzikálních vlastností materiálů Zařízení umožňuje měření magnetického momentu vzorku, stejnosměrné a střídavé rezistivity, tepelné kapacity, tepelné vodivosti a Seebeckova koeficientu ve vnějším magnetickém poli a v teplotním rozsahu K. Zařízení pracuje s uzavřeným He cyklem. Základní specifikace zařízení Zařízení umožňuje měření výše uvedených fyzikálních veličin jako funkce teploty vzorku a na něho působícího magnetického pole. Velikost prostoru pro vzorek: vnitřní průměr alespoň 20 mm; Jednoduchá montáž vzorku na držák: ano; Software pro řízení a sběr dat: funguje pod Windows XP nebo vyššími; Nastavení parametrů systému: plně přes software nebo řídící jednotku, měření je automatizované; Interface: GPIB, CAN, RS232, TTL a další; Vzdálená obsluha přes Internet: ano; Nádoba pro helium: velkokapacitní dewarka pro He, které je používané v uzavřeném cyklu; Funguje v kontinuálním režimu: ano, vyjma výměny vzorku; Připraven pro měření v ultra nízkém H poli: ano, např. dodatečná kompenzační cívka. Software musí podporovat SI nebo CGS jednotky při zobrazení dat nebo jejich výstupu do souboru. Musí být umožněn i výstup dat o vzorku, podmínkách měření, naměřených datech a popř. vypočtených hodnotách do ASCII souboru pro další zpracování. Specifikace části s uzavřeným He cyklem Není vyžadován vnější zásobník kapalného He ani kapalného N 2, tj. nikdy se do zařízení kapalné He ani kapalný N 2 nedolévají. Kapalné He v zařízení je uloženo v nádobě s integrovanou chladící jednotkou. Možnost spuštění úsporného chladícího módu v případě, že několik hodin či dnů neprobíhá žádné měření. Kompresor He používá pro chlazení He venkovní chladící jednotku využívající okolní vzduch (tj. není nutné chlazení kompresoru vodou). Chladící jednotka pracuje v rozsahu teplot okolního vzduchu alespoň -20 C až +40 C a má elektrický p říkon menší než 15 kva. Všechny funkce jsou plně integrovány. Specifikace supravodivé cívky Rozsah pole: alespoň ±9 Tesla; Homogenita: alespoň 0.03 % po délce alespoň 50 mm; Rozlišení pole: nejméně 0.2 G do 1 T a nejméně 2 G do 9 T; Stabilita pole: alespoň 2 ppm/h; Str. 2 /7

3 Rychlost změny pole: Remanentní pole: Mód fungování magnetu: Způsoby nastavování pole: Měření ve velmi slabém poli: alespoň v rozsahu 10 Oe/s až 200 Oe/s; typicky < 5 Oe v oscilačním módu; trvalý nebo řízený; oscilační; bez přeběhu (tj. no-overshoot); lineární; sweep; speciální kompenzační cívka umožňuje dosáhnout zbytkového pole < 0,1 G v místě vzorku; homogenita ±0,1 G podél vertikální osy v délce alespoň 10 mm. Kontinuální nastavení nízké teploty Přesnost teploty: alespoň ±1 % (při 0 9 T); Typická stabilita teploty: alespoň ±0.2 % pro T < 10 K a nejméně ±0.02 % pro T > 10 K; Řídící módy: bez přeběhu (tj. no-overshoot), rychlé ustálení, sweep; Teplotní sweep mód: plně automatizován jak při chlazení tak při ohřevu; Rychlost změny teploty při sweep módu: volitelná uživatelem od alespoň 0.01 K/min do alespoň 6 K/min; Termočlánky: alespoň 3 ks použité současně (systém, uživatel, volitelný); Typ termočlánku: platina, popř. cernox; Hladký přechod při přechodu přes teplotu 4.2 K: ano. Modul pro měření magnetického momentu vzorku ve stejnosměrném magnetickém poli (MM) magnetický moment vzorku; Způsob měření: magnetometr s vibrujícím vzorkem (MVV), přičemž vzorek je v prostoru homogenního magnetického pole od supravodivého magnetu; vibrační frekvence je typicky cca Hz, lze ji však i nastavit v intervalu alespoň Hz; vertikální rozkmit vzorku cca 1 3 mm; Citlivost: lepší než 1 µemu; Maximální měřitelný mag. moment: alespoň 100 emu; Přesnost: typicky 0,5 % Vnitřní prostor MVV v místě vzorku: o poloměru alespoň 6 mm; Měřené vzorky: váleček o průměru až cca 5 mm a výšce cca 4 mm; prášek ve vhodném držáku; hmotnost vzorku až do alespoň 1 gramu; Pozice vzorku: vzorek je automaticky centrován vůči snímacím cívkám před vlastním měřením; Měření ve velmi slabém poli: MVV umožňuje provádět měření ve velmi slabém poli (viz. specifikace výše). Str. 3 /7

4 Modul pro měření elektrického odporu stejnosměrným proudem (EOSS) stejnosměrná (DC) rezistivita Způsob měření: metodou 4 vodičů a také van der Pauwovou metodou; Měření více vzorků najednou: mohou se měřit současně alespoň 2 vzorky; Proudový rozsah: alespoň od 5 na do 5 ma; Proudové buzení: DC, obdélníkové pulsy; Citlivost měření stejnosměrného napětí: alespoň 20 nv; Rozsah měření odporu: alespoň od 1 mω do 1 MΩ; Modul pro měření elektrického transportu střídavým proudem (ETSP) střídavá (AC) rezistivita a Hallův jev; měření kritického proudu supravodičů vítáno; Způsob měření: AC rezistivita: sinusovým napětím AC Hallův jev: čtyřvodičové měření Měření více vzorků najednou: mohou se měřit současně alespoň 2 vzorky; Proudový rozsah: od cca 10 µa do 0,5 A (v kontinuálním režimu); Frekvenční rozsah u AC měření: alespoň od 1 Hz až 1 khz; Rozsah měření AC rezistivity: alespoň od 5x10-9 Ω až do 50 kω; Citlivost AC měření: alespoň ±1 nω; Modul pro měření tepelné kapacity (TK) tepelná kapacita; Citlivost: alespoň 10 nj/k při 2 K Hmotnost vzorku: alespoň v rozsahu mg Vysoké vakuum okolo vzorku: ano, např. kryopumpa čerpající prostor okolo vzorku; Modul pro měření tepelného transportu (TT) tepelná vodivost (κ), Seebeckův koeficient (S) a koeficient ZT [ZT = S 2 T/(ρκ)]; Rozměry vzorku: průřez vzorku cca 1 20 mm 2 a délka vzorku cca 3 10 mm; Chyba měření: typicky ±5 % pro S, ±5 % pro κ; Vysoké vakuum okolo vzorku: ano, např. kryopumpa čerpající prostor okolo vzorku; Str. 4 /7

5 Vícefunkční sonda Sonda pro nespecifikovaná měření: volná pro měření později realizovaná zákazníkem. Předplacená údržba Náklady na údržbu: předplaceny na dobu 3 let. Možné později dokoupitelné moduly od téhož dodavatele k výše specifikované konfiguraci: Magnetometrie: Nastavení vertikální pozice vzorku: Komora pro vysoké tlaky: 3-He systém pro chlazení vzorku: Rozpouštěcí refrigerátor: měření susceptibility ve střídavém magnetickém poli s frekvencí alespoň od 10 Hz do 10 khz; pec pro MVV pro měření ve vysokých teplotách od 293 K do Curieovy teploty α-fe (bcc); měření magnetického kroutícího momentu vzorku při K; pro měření rezistivity nebo tepelné kapacity; pro měření rezistivity; pro dosažení teploty 0,4 300 K s modulem TK; pro teploty od 50 mk do 4 K s modulem TK; Další požadavky Dopravné a pojištění při transportu zařízení je zahrnuto v ceně. Instalace a zaškolení obsluhy v místě odběratele jsou zahrnuty v ceně. Servis zařízení musí být prováděn autorizovaným servisním centrem do 48 hodin po nahlášení. Celé nově vyrobené, tj. nikoliv repasované či renovované, zařízení musí být dodáno přímo výrobcem zařízení či autorizovaným prodejcem výrobce zařízení. Jsou požadovány dva referenční dopisy od předchozích dvou zákazníků využívajících to samé zařízení. Str. 5 /7

6 Zařízení pro standardizovaná měření magnetických vlastností materiálů Jedná se o zařízení pro automatizovaná měření (kvazi)statických hysterezních smyček (tj. DC měření) měkkých magnetických materiálů (MMM) a dynamických charakteristik (tj. AC měření) měkkých magnetických materiálů při pokojové teplotě dle specifikace níže uvedené. Specifikace základního systému Základní měřící systém musí vyhovovat mezinárodní normě IEC (digitální metoda). Software pro řízení a sběr dat musí běžet pod Windows XP nebo vyššími. Musí být plně podporovány jednotky SI a CGS jak v software tak i v datových výstupech. Změna jednotek musí být možná kdykoliv a současné zobrazení jednotek SI a CGS na ose diagramu musí být také možné. Parametry měření, naměřené hodnoty a vypočítané hodnoty musí být možné uložit v ASCII souborech a ve formátu souboru kompatibilním s databázovými aplikacemi. Specifikace DC měření MMM Standardy a normy: Magnetické pole ve jhu: Měřené vzorky: Požadované vybavení: Charakteristické doby: IEC , DIN EN , ASTM A773 typicky maximálně alespoň ±50 ka/m (měřeno s potenciální cívkou přiléhající ke vzorku). automatická demagnetizace vzorku před měřením s možností nastavit průběh demagnetizačního proudu; měření počáteční magnetizační křivky; měření kompletní hysterezní smyčky (s přednastavenými budícími H max nebo B max /J max ). okrouhlé tyče o průměru do cca 10 mm a délky cca 100 mm; tyče o čtvercovém průřezu max. cca 10 mm x 10 mm a délky cca 100 mm; velké pláty; masívní díly; prstencové vzorky. elektromagnetické měřící jho s vyměnitelnými pólovými nástavci; okrouhlá J-kompensovaná obklopující cívka; plochá J-kompenzovaná obklopující cívka; potenciální cívka; připojení pro prstencové vzorky. typicky: méně než 1 minuta pro kompletní hysterezní smyčku (konkrétní nastavení pomocí hodnoty db/dt) a méně než 1 minuta pro demagnetizaci vzorku. Str. 6 /7

7 Vyhodnocení měření: remanence (B r nebo J r ); normální a intrinsická koercivita, počáteční permeabilita, maximální permeabilita, magnetické pole a magnetická polarizace; tabulky: J(H), B(H), µ r (H). Specifikace AC měření MMM Standardy a normy: IEC , IEC Frekvenční rozsah: alespoň od 10 Hz do minimálně 10 khz kompletní hysterezní smyčka; normální magnetizační křivka; měření ztrát jako funkce frekvence; automatické nebo ruční řízení hardwarových komponent; absolutní měření na vzorcích s uniformním průřezem a uzavřenou magnetickou cestou; relativní měření na jiných vzorcích, na které lze umístit dvě vinutí; měření proužků/plátů v Epsteinově rámu nebo jhu pro jeden plát (list). Měřené vzorky: prstencové vzorky (příčný průřez alespoň do 500 mm 2 ), pásky a vzorky ve formě plátu (listu). Požadované vybavení: Vyhodnocení měření: Další požadavky Epsteinův rám (zahrnuta vzájemná indukce); adaptér pro vícezávitové vinutí; měřící jho pro vzorky ve formě jednoho plátu (tj. s integrovanou budící a měřící cívkou). maximální magnetické pole a hustota toku; možnost zahrnutí vlivu vzduchové mezery a teplotního koeficientu; remanence, koercivita, specifické celkové ztráty a celkové výkonové ztráty; form faktor magnetického pole nebo hustoty toku; tabulky: B(H), P(f), P(H), P(B) a µ r (H) kde H, f, B mohou být uživatelem definované parametry; počáteční relativní permeabilita; maximální relativní permeabilita a odpovídající magnetické pole. Dopravné a pojištění při transportu zařízení je zahrnuto v ceně. Instalace a zaškolení obsluhy v místě odběratele jsou zahrnuty v ceně. Servis zařízení musí být prováděn autorizovaným servisním centrem do 48 hodin po nahlášení. Celé nově vyrobené, tj. nikoliv repasované či renovované, zařízení musí být dodáno přímo výrobcem zařízení či autorizovaným prodejcem výrobce zařízení. Jsou požadovány dva referenční dopisy od předchozích dvou zákazníků využívajících to samé zařízení. Str. 7 /7