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三厘米波段铁磁共振用6-300K低温装置液氦杜瓦瓶

浏览次数:64发布日期:2021-02-26

一、引言
一2JL在液温度下做饮磁共振测量一般有三种方法:**种是将实验样品连同微波谐振腔及传输线一起浸置于液氦杜瓦瓶低温容器中,因此外加磁场磁极间隙随杜瓦瓶外尺寸而大大增加,这
3样就要求比宅温铁磁共振测量所用的电磁铁和直流电源要大得多.第二种是吹气方法,它可图1测量系统方框图1.低温容器;2.容器支架;3.主磁场线圈;4.调场线圈;5.微波发生器;以避免以上的问题,但这两种均有液氦耗费大、低温变温和实验操作麻烦、测试设备较为庞大复杂等缺点.第三种方法是本文所要介绍的,将液氦杜瓦瓶下端做成细管,细管部分插人谐振腔中,用此方法多做为液氦温度下定温实
6.微波谐振胶及波导;7.变温装置;8.记录仪; 9.数字电压表;10.直流稳压电源;11.直流稳流电源;12.数字电压表
小3.4,以使其保存液氦的时间尽可能地长.*后还应考虑使用方便、加工不太困难等因素.验11.5.由于容器小便于实验,我们设计了用电加热的办法连续改变温度的装置,从而较方便地满足了在低温下较宽温度范围内进行测量的需要.测量时仅将待测样品处于连续改变的低我们研制的特殊低温容器的结构示意图见
图2.从图2可以看到整个容器大体上可分成盛液氦的内杜瓦瓶和盛液氮的外杜瓦瓶(做冷屏用),杜瓦瓶下端细管部分由于尺寸限制(对三厘米波段的谐振腔窄壁不得大于16毫米)而采用没有液氮保护的结构,这部分主要依靠抽空温下(即6-300K),而微波谐振腔(或波导管)系统仍处于室温,使得低温容器微波系统和电磁铁结构大大简化,使用也较为方便.因此此方法是实现从液氦温度至室温铁磁共振的经济而简便的方法.夹层的高真空(即高于10-+托)达到绝热.方便起见,内、外杜瓦瓶的真空层连通并采用死真空.为了防止氦气在高温下造成严重穿透而为
二、测量设备和低温液氦杜瓦瓶降低真空夹层真空度,故在液氦挥发完时需立即抽走容器内剩余氦气.这样可使容器使用达20小时(即做20次实验),不需要抽空.当超除低温部分外,此测量系统与室温铁磁共振测量系统基本相同[2!,见图1.低温液氦杜瓦瓶的结构及尺寸设计要考虑到以下三方面:首先要根据铁磁共振实验装置的空间尺寸(主要是磁场线圈和谐振腔),确定容器的**外尺寸.其次要使容器漏热尽可能过时需要重新抽空,否则将大大减少液氦储存时间,我们试制的杜瓦瓶由于下端未镀银,细管所造成蒸发量比一般典型值大.目前一次装液氦为300一400毫升,在自然蒸发时能储存一小时左右.这与我们根据低温工程计算L3,41所做品约12毫米处.偶处与样品处温度关系曲线查出.热电偶与变温加热电流引线从德银管中通过并从铜盖(导线与德银管、铜盖绝缘)引出.的估算是相近的。当用氦槽输液补充能做长时间实验和测量.低温液氦杜瓦瓶  容器放在支架上,利用支架可以调节容器的高低和水平位置并能转动以满足单晶样品的晶向测量需要.液氦变温的具体做法是在低温热导率较高的宝石杆上绕电阻丝并用石英管将样品杆与液氦隔开,石英管内充有氦气.当改变电阻丝中
三、实验及测量结果与结语
1.测试样品;2.宝石样品杆;4.杜瓦瓶下端细管(伸入谐振腔中部分不镀银);
3.变温加热丝;5.真空室;6.样品杆接管;7.石英样品室;8.内杜瓦瓶(盛液氦);9.外杜瓦瓶(盛液氮);10.铜盖;11.“O”型密封圈
200电流时,即可得到6一75K的连续变温.温度的稳定度(样品杆顶端样品处)均为±1K,每次
100一变温重新达到稳定需一分钟左右.当内杜瓦瓶充入液氮时,采用与上述方法相同的步骤,可做80一300K温度的实验.由于样品小并与测温热电偶处在杜瓦瓶*底端,故液氦面降低对样品处温度没有影响.我们待测的样品是直径为1毫米左右的磁性材料小球,测量时将它用聚乙烯醇缩醛胶粘在宝石杆端处的凹坑内,宝石样品杆由德银管接引固定于杜瓦瓶铜盖上,铜盖与杜瓦瓶之间是密封的.测温热电偶穿在宝石杆内,距离样纯钇铁石榴石型铁氧体(YIG) 单晶球的磁晶各向异性场|与温度T的(YIG) 单晶球在6-300K温度范围内进行了三厘米波段铁磁共振测量,所得结果如图3及图4所示.结果与文献[6,71报道的数据是符合的,所以系统是可靠的.试制玻璃杜瓦瓶,

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