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SERVICIO DE MEDIDAS FÍSICAS

Información Técnica

1

INFRAESTRUCTURA

2

Laboratorios Laboratorio 1

Facultad de Ciencias (1106)

Sala PPMS’s

Laboratorio 2

Facultad de Ciencias (1124)

Sala SQUID’s

Laboratorio 3

Edificio de Institutos (INA-8.0.05)

Laboratorio de Caracterización Magnética

Laboratorio 4

Facultad de Ciencias (SIC)

LABORATORIO 1: PPMS-9T Y PPMS-14T

3

LABORATORIO 1: PPMS-9T Y PPMS-14T

4

LABORATORIO 2: MPMS-5S Y MPMS-XL

5

LABORATORIO 3: MPMS-XL

6

LABORATORIO 4: PERMAC

7

OFERTA GLOBAL OPCIONES Y MEDIDAS

8

Medidas Magnéticas:

Imanación

Susceptibilidad magnética

Permeabilidad AC

Microscopía de Fuerza Atómica y Magnética AFM/MFM

Susceptibilidad transversal (en desarrollo)

Medidas Eléctricas:

Resistividad DC

Transporte AC

Medidas Térmicas:

Capacidad Calorífica

Transporte térmico

MEDIDAS MAGNÉTICAS

9

Medida Imanación:

•Alta sensibilidad: SQUID + RSO (5 10-9 emu)

•Valores altos imanación: hasta 300 emu opción EDR

• T: 1.8 K – 1000K horno SQUID y PPMS

•Alto campo

•5 T RSO

•14 T VSM

•Alta T y alto H: horno VSM 300-1000 K

•Función de la orientación: opción rotador

•Con iluminación muestra: varilla óptica

•En condiciones de alta presión: Celda presión hasta

1.3 Gpa (1.8 – 400K).

•Medidas de bajo campo: resolución 0.15 mOe hasta

5Oe

-90 -60 -30 0 30 60 90

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

M (

B/f

u)

H (kOe)

80K

60K

50K

40K

30K

25K

20K

15K

1,00001,00501,01001,01501,02001,02501,0300

0 1 2 3 4 5 6

Sta

tic

perm

ea

bilit

y

0H (T)

Static permeability

4.2 K

MEDIDAS MAGNÉTICAS

10 MPMS-XL (SQUID) con Opción RSO PPMS con Opción VSM

MEDIDAS MAGNÉTICAS

11

Slide seal

Fiber optic bundle

SMA connector

Horno

SQUID

Portamuestras

Horno VSM

Varilla Rotador

Varilla FOSH (Óptica)

MEDIDAS MAGNÉTICAS

12

Medida Susceptibilidad Magnética:

•Alta sensibilidad: SQUID + AC hasta 1 kHz, h = 4.5 Oe

•Alta frecuencia: PPMS+ACMS hasta 10 kHz, h = 17 Oe

•Medida Armónicos

•Alta T: 1.8 K – 800K horno SQUID

•Alto campo

•5 T SQUID

•14 T ACMS

•Función de la orientación: opción rotador

•Con iluminación muestra: varilla óptica

•En condiciones de alta presión:

Celda presión hasta 1.3 GPa.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-0.01

0.00

0.01

0.02 10Hz 133Hz 937Hz

X''(

emu/

mol

)

T(K)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.0

0.1

0.2

TN

10Hz 133Hz 937Hz

X'(e

mu/

mol

)

T(K)

Tc

MEDIDAS MAGNÉTICAS

13

Celda Presión Cu-Be MPMS (SQUID)

Opción ACMS del PPMS

MEDIDAS MAGNÉTICAS

14

Medida Permeabilidad Magnética AC

•Permeabilidad amplitud, pérdidas y ciclo histéresis

•Medida en circuito cerrado a 300 K

• Muestras de acero magnético en forma de fleje:

Longitud ≥ 20 cm

Anchura ≤ 5 cm

Espesor ≤ 0.25 cm

•Rango de frecuencias: 1 – 400 Hz

•H de 10 A/m - 10000 A/m

100

600

1100

1600

2100

10 100 1000 10000

R

H(A/m)

MA-50HzMB-50HzMA-100HzMB-100HzMA-200HzMB-200HzMA-400HzMB-400Hz

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000

100,000

1000,000

0,01 0,1 1 10

W(w

/kg

)

B(T)

PERMAC MA-50Hz

MB-50Hz

MA-100Hz

MB-100Hz

MA-200Hz

MB-200Hz

MA-400Hz

MB-400Hz

Cál_50Hz

Cál_100Hz

Cál_200Hz

Cál_400Hz

MEDIDAS MAGNÉTICAS

15

Microscopía de Fuerza Atómica y Fuerza Magnética AFM/MFM

•Microscopio Nanoscan de MFM de alta resolución para el

PPMS

•Rango de T: 2.3 K – 400 K

•Hasta 14 Tesla

•Scanner de 35 um a RT y 7 um a baja T

•Resolución magnética de 20 nm

MEDIDAS MAGNÉTICAS

16

RF Susceptibilidad Transversal , TS

• Insert MFP del PPMS adaptado para este instrumento

•Oscilador por tanque LC resonante 9 MHz

•Muestra en una bobina perpendicular H externo

•Variación L debido a la muestra produce variación frecuencia

•1.8 k a 400 K

•H hasta 14 T

MEDIDAS ELÉCTRICAS

17

Resistividad DC: PPMS

•Medida R por cuatro puntos (hasta 3 muestras)

•4 µΩ a 4 MΩ

•Medida R vs I

•Amplio rango de Temperaturas con opción He-3

•0.35 K a 400 K

•Rango de campo magnético hasta 14 T

•Medida en función de la Presión

•Celda HPC -30 hasta 3.0 Gpa (1.9 – 400K)

13.4 mm

11.4 mm

10.2 mm

11.2 mm

MEDIDAS ELÉCTRICAS

18


•Medida Método Van der Pauw

•Efecto Hall

MEDIDAS ELÉCTRICAS

19


Aplicación: Uso de un canal con Voltaje externo o interno (hasta 10V)

Caja de conex.

Model 6000

Ch3

Ch2 Ch1

on

on off

A2

Insert He3

Sig In1

MEDIDAS ELÉCTRICAS

20

Resistividad DC: MPMS: varilla resistividad

•Medida R por cuatro puntos (10 pines)

•Rango de Temperaturas

•1.8 K a 400 K


•Necesita instrumentación externa

•Automatización mediante control externo de instrumentos con

programa en Delphi (opción EDC)

MEDIDAS ELÉCTRICAS

21

Transporte AC: opción ACT PPMS

•Rango de frecuencias: 1 Hz – 1 kHz

•Nivel de ruido: 1 nV/Hz

•Rango de Impedancias: < 1 µΩ a 10 kΩ

•Amplio rango de Temperaturas con opción He-3

0.35 K a 400 K


•Medida en función de la Presión

Celda HPC -30 hasta 3.0 GPa

MEDIDAS ELÉCTRICAS

22

Transporte AC: opción ACT PPMS

•Tipos de medidas:

•Resistividad

•Efecto Hall (método 5 puntos)

•Curva I-V (DC)

•Corriente Crítica (DC)

•Parte reactiva: L o C

IV Curve from 2 opposing

diodes in parallel

MEDIDAS ELÉCTRICAS

23

Transporte AC: PPMS (ACT)

•Medida L y C

0 200 400 600 800 1000

0.0000

0.0001

0.0002

0.00030 200 400 600 800 1000

0.0000

0.0001

0.0002

0.0003

Qu

ad

.Err

or

ch

2 (

oh

m-c

m-r

ad

)

Frequency (Hz)

Equation y = a + b*x

Weight No Weighting

Residual Sum of Squares

5.10694E-10

Adj. R-Square 0.99888

Value Standard Error

Quad.Error ch2 Intercept 0 --

Quad.Error ch2 Slope 2.23027E-7 1.24563E-9

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

Qu

ad

.Err

or

ch

1 (

oh

m-c

m-r

ad

)

w-1


Weight No Weighting


8.54192




Quad.Error ch1 Slope -138.99977 1.29978


Weight No Weighting


0.02777




Quad.Error ch1 Slope -7.20121 0.02557

C1

C2

L = 21.1 H C1 = 2.221 F

C2 = 44.64 F

MEDIDAS TÉRMICAS

24

Capacidad Calorífica: PPMS (HC)

•Método semiadabático de

relajación

•Opción He-3

•0.35 K a 400 K

•H hasta 14 T

Heater Power

0 Time

Temperature

Time 0 t 0

Grease

Sample Holder

Wires

Thermal Bath

Thermometer Heater Vacuum

1te

11t

e

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0

4

0.5

1

2

3

4444

5

0 20 40 60 80 1000.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

C/T

(R

K-1

) x100

T2(K2)

C/T

(R

K-1

) x1

00

T2(K

2)

MEDIDAS TÉRMICAS

25

Capacidad Calorífica: PPMS

•Medida precisa transiciones de segundo orden

0 50 100 150 200 250 3000

20

40

60

80

3

5

0

4

2

0 100 200 300

0

4

8

12

16

C

/R

T(K)

C/R

T(K)

1x Tc (K)

0 901

1 1081

2 1441

3 1681

4 1991

5 2401

2nd order transition

MEDIDAS TÉRMICAS

26

Capacidad Calorífica: PPMS

•Obtención mediante análisis de transiciones de primer orden

Transición

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

313 314 315 316 317 318 319

T(K)

C(J

/K)

Transición 1 pulso Medida PPMS

Transición 1er orden

313

314

315

316

317

318

319

320

0 10 20 30 40 50 60 70

t (segundos)

T(K

)

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

P(w

)

Therm Temp (Kelvin) Heater Power (Watts)

314 315 316 317 318 319

0

100

Cp(

R)

T(K)

Estático (HC(R)) termograma (HC(R)) HCtran

MEDIDAS TÉRMICAS

27

Transporte Térmico: PPMS (TTO)

•Tipos de medida:

•Conductividad térmica: 0.1-150 W/mK

•Coeficiente Seebeck: 1 V – 500 V

•Resistividad eléctrica

•Rango T’s: 1.8K a 400 K

•H hasta 14 T

•Métodos de medida

• estático = adiabático

•Método dinámico = semiadabático

MEDIDAS TÉRMICAS

28

Transporte Térmico: PPMS (TTO)

OFERTA SERVICIOS

29

•Realización de medidas por el usuario •Asesoría experimentos

•Soporte técnico

•Realización de medidas por el personal del servicio •Preparación e instalación muestra

•Programación y seguimiento de la medida

•Informes •Evaluación resultados y elaboración de un informe científico-técnico

•I+D y Transferencia de Tecnología •Proyectos de I+D

•Contratos

•Desarrollo de nuevas técnicas y métodos de medida

CONTACTO

30

Teléfonos:

Ana Arauzo 976762844 ext. 2844

Enrique Guerrero 876553378 ext. 3378

Ainhoa Urtizberea 976762863 ext. 2863

Laboratorio1 876553306 ext. 3306




Correo electrónico:

[email protected]

[email protected]

[email protected]

Página web: http://sai.unizar.es/medidas

mailto:[email protected]



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