1 Techniki badań właściowści materiałów magnetycznychB. Augustyniak

2 Metody badania ‘dużych próbek’B. Augustyniak

3 Metody badania małych próbekB. Augustyniak

4 Metody badania małych próbekB. Augustyniak

5 Badanie małych próbek B. Augustyniak

6 Próbki w postaci toroiduB. Augustyniak

7 Ramka Epsteina Z pasków układa się czworobokNa każdym z czterech ramion – nałożone są dwa oddzielone uzwojenia: magnesujące (zewnętrzne) oraz detekcyjne (wewnętrzne). B. Augustyniak

8 Magnesowanie ze zworą magnetycznąCewka ‘magnetizing coil’ wytwarza pole H . Strumień zamyka się poprzez zworę magnetyczną (rdzeń - yoke) Zmiany indukcji B wewnątrz materiału – z sygnału indukowanego w cewce ‘pomiarowej’ (B-coil) B. Augustyniak

9 Pole impulsowe Zasilanie 10 MW 1 s 10 -20 ms Długość impulsu 15 mF440 kJ 10 kV ms Długość impulsu B. Augustyniak Hilscher[1]_metody pomiaru.ppt

10 Obwód magnetyczny – wpływ szczelinyB. Augustyniak

11 Obwód magnetyczny – obliczenia ‘klasyczne’B. Augustyniak

12 Obwód magnetyczny – obliczenia ‘klasyczne’dla danego odcinka Hi = B/ μi =  / S μi μi = μo · μr dla obwodu szeregowego : FM =  ( / S μi )Li =  ·  (Li/ S μi ) FM =  · Rm -> Rm – opór magnetyczny Rm =  Rmi =  Li / Si μi , Wyznaczanie strumienia: FM = N I =  Hi· Li  = FM / Rm = N I / ( (Li/ S μi ) Przykład: N = 100, I = 1 A; μr = 1000 Si = S = 1 cm2 , Li = L = 0,1 m – te same przekroje i długości ramion, dx = 0  = N I μo · μr S / 4 L = 30 mWb –> wewnątrz rdzenia B = / S = 0,3 T oraz H = B/ μo · μr = 300 A/m Uwaga: H wewnątrz pustej cewki powinno wynosić H = N· I/L = 1000 A/ m a wewnątrz wąskiej szczeliny: H = B/ μo = 0, A/m !!! B. Augustyniak

13 Pomiar sił Faraday-Balance Pendulm-BalanceB. Augustyniak Hilscher[1]_metody pomiaru.ppt

14 Pomiary ‘indukcyjne’ – małe próbkiB. Augustyniak

15 Pomiary ‘indukcyjne’ – wibrująca próbkaB. Augustyniak

16 Magnetometr wibracyjnySensitivity emu Field 0- 17T Sample movement 1mm, 82Hz Temperature K (800 K) Sample mass: g Laudspeaker 82Hz Vibration 82 Hz Oscillator Lock-In Amplifier M Lock-In: links the 82Hz sample movement with the P.U. coil signal (82Hz), B. Augustyniak

17 Zasada całkowania -> MN...liczba zwojów A...powierzchnia cewki C...współczynnik geometrii N1 A1 – N2 A2  10-3 B. Augustyniak

18 Magnetometr ekstrakcyjnyH T,H t Sensitivity: 10-3 – 10-4 emu Movement: 3cm with Hz Sample mass g Field T H = const. Temperature 2K - 300K He M (T,H) B. Augustyniak

19 Magnetometr skrętny B. Augustyniak

20 Wyciąganie z pola B. Augustyniak

21 System Quantum-DesignB. Augustyniak

22 Quantum Design Founded 1982Introduced the MPMS SQUID Magnetometer in 1984 Headquarters: San Diego, CA Strong Commitment to 2 Guiding Principles: 1. Product Focus MPMS SQUID Magnetometer Over 870 systems installed (5 in Poland) Physical Property Measurement System (PPMS) Over 625 systems installed (9 in Poland) VersaLab VSM 2. Customer Focus - Develop Products Important to the Community Strong Customer Service B. Augustyniak

23 Quantum Design PPMS Proven PerformanceQD is the proven leader in automated, integrated, user-friendly small sample measurement systems Reliable, automated systems for 25 years Over 1500 Systems in labs around the world Focused on doing a few things very well Backed by worldwide distribution and service A history of regular product enhancements QD constantly monitors the industry, responding to changing research requirements with new product innovations The features, benefits and specifications of the PPMS make it a unique system in the marketplace B. Augustyniak

24 Physical Property Measurement System Model PPMSB. Augustyniak

25 Unique Cryostat DesignVacuum Space Cooling Annulus Sample Insertion Tool Sample “Puck” Sealed Sample Chamber 12-pin Connector B. Augustyniak

26 PPMS Sample Puck™ Heat Capacity Microcalorimeter 12-pin connectorAC Transport Puck B. Augustyniak

27 PPMS Probe B. Augustyniak

28 Magnetic Field ControlVery high homogeneity 9 Tesla magnet 0.01% uniformity over 5.5 cm x 1 cm cylindrical volume Choice of 9, 14, 16 Tesla Longitudinal & 7 Tesla Transverse Low noise, high efficiency, bipolar power supply Allows continuous charging through zero field Up to 150 Amps B. Augustyniak

29 Quantum Design The New Standard for Cryo-free High-Sensitivity Vibrating Sample Magnetometry B. Augustyniak

30 VersaLab Cryo-free VSMSystem Electronics Magnet power Supply VSM linear motor sample drive 3 Tesla Niobium-Titanium superconducting magnet Sumitomo 4K CryoCooler B. Augustyniak

31 VersaLab Cryo-free VSMVersaLab with Jim O’Brien Ph.D., Senior Application Scientist B. Augustyniak

32 Versa-Lab 2 1 emu = 10-3 Am2 B. Augustyniak

33 VSM Sample Mounts B. Augustyniak Quantum Design

34 Versa-Lab 3 - rozdzielczośćB. Augustyniak

35 Wynik badania Versa-Lab 1B. Augustyniak

36 Wynik badania Versa-Lab 2VersaLab_en.pdf B. Augustyniak

37 VSM Data B. Augustyniak Quantum Design

38 MPMS SQUID VSM System Newest member of the MPMS family of SQUID Magnetometers B. Augustyniak

39 MPMS SQUID VSM System System Electronics Magnet power SupplyCommercial Computer VSM linear motor sample drive Stray field shield 7 Tesla vapor-cooled magnet & High Tc magnet leads Nitrogen jacketed dewar B. Augustyniak Quantum Design

40 MPMS SQUID VSM: OptionsSQUID VSM EverCool Cryogen-free Dewar Transforms system into a Cryogen-free magnetometer Starts from Helium gas in only 30 hours No cryogens are ever required Based on Pulse Tube Cryocooler technology Available now B. Augustyniak

41 Badanie podatności PSD Oscillator H(t) B. Augustyniak

42 AC Susceptometer/DC Magnetometer Measurement SystemDC magnetometer uses extraction technique Unique calibration coil array measures and nulls out background phase shifts at each data point Can measures both ac susceptibility and dc magnetization in a single sequence Integrated thermometer in coil set for accurate sample temperature control B. Augustyniak Quantum Design

43 Magnetometer Probe B. Augustyniak

44 AC Susceptometer Data B. Augustyniak Quantum Design

45 DC Magnetometer Data B. Augustyniak Quantum Design

46 Torque Magnetometer Designed for measuring small anisotropic sample (<10mg) SQUID sensitivity – 10-8 emu Provides fully automated, angular dependent magnet moment measurements Utilizes Piezoresistive technique to measure torsion Able to sweep temperature during torque measurements Simple plug-in sample mounts - no wire bonding or soldering required B. Augustyniak Quantum Design

47 Torque Magnetometer mounted to Horizontal Sample RotatorB. Augustyniak Quantum Design

48 Torque Magnetometer ChipCalibration loop Torque lever 2 mm Piezoresistors 6 mm Wheatsone bridge B. Augustyniak Quantum Design

49 Torque Magnetometer DataB. Augustyniak Quantum Design