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物理特性測定システム PPMS®

多種多様な物理特性(熱特性、機械特性、磁気特性、電気特性、表面特性)を自動で測定するシステムで、全世界で1000台以上の豊富な納入実績があります。 従来の標準型PPMSに加え、完全無冷媒タイプや小型・廉価版の完全無冷媒タイプなどラインナップも揃っています。

メーカー

Quantum Design

カテゴリ

マテリアルサイエンス

物理特性測定システム PPMS 特徴

多種多様な測定オプション

  • オプション追加により多種多様な物性測定が可能
  • 熱特性、機械特性、電気特性、磁気特性、表面特性の様々な測定オプションを準備

全自動制御

  • 全自動制御を可能とする専用ソフトウェア搭載
  • 1日24時間、週7日の連続運転を前提に設計されたシステム

優れた操作性

  • 専用のサンプルパックにより、容易に試料の取付が可能
  • 他の測定機器やプログラムとの組み合わせが可能な柔軟なシステム

PPMSシリーズ比較

システム PPMS DynaCool VersaLab
温度範囲 1.9 K〜400 K 1.85 K〜400 K 50 K〜400 K
磁場範囲 9 T, 14 T, 16 T
(横磁場7T)
9 T, 12 T, 14 T 3 T
冷媒(液体ヘリウム・窒素)
必要(※) 不要

※EverCoolⅡオプション使用時は不要

物理特性測定システム PPMS オプション

EverCoolⅡ
EverCoolⅡ

液体ヘリウムや液体窒素などの冷媒が一切不要な完全無冷媒型のヘリウム再凝縮システムです。初期冷却時間は30時間以内で、圧縮機は、水冷式・空冷式の選択が可能となっています。また、既存PPMSからのアップグレードも可能です。

パルスチューブ型ヘリウム再凝縮装置
パルスチューブ型ヘリウム再凝縮装置

液体ヘリウムをトランスファーすることなく、PPMSの連続動作が可能になります。統合冷凍機システムを採用しており、蒸発したヘリウムガスはPPMSのデュワーを離れ、再凝縮装置のクライオスタット内で再凝縮されるため、システム動作にほとんど影響を与えません。液体窒素のトランスファーは必要となります。

比熱測定
比熱測定

従来の比熱測定装置は、専門家による手作りの装置が中心でしたが、全自動制御による高精度な比熱測定装置を開発しました。既に多くの専門家の方からも絶大な支持を頂いております。

緩和法、試料サイズ:1~500 mg、分解能:10 nJ/K@2 K

測定精度:±5%(2~300 K)

熱輸送測定(TTO)
熱輸送測定(TTO)

同時に試料の熱伝導率、ゼーベック係数、電気抵抗の測定および熱電性能指数(メリット計数)を算出することができます。連続測定モードでは、1点1点パラメータを最適化しながら測定を大なう場合に比べて迅速にデータの収集を行うことが出来ます。

熱膨張・磁歪測定(dilatometer)
熱膨張・磁歪測定(dilatometer)

キャパシタンス法による高感度測定と広いダイナミックレンジでの熱膨張・磁歪測定を可能とします。FuSiを使用した低バックグランドの測定用セルを開発し、超低ノイズを実現しております。PPMSシリーズの測定環境を利用することで、極低温から室温以上の温度範囲、また高磁場下での測定を容易に行うことができます。

測定例

アルミニウムの磁歪測定結果
電気輸送特性(ETO)
電気輸送特性(ETO)

高抵抗および微分抵抗に対応した新しい電気輸送特性評価オプションです。4端子法の電気抵抗や数MΩの試料でホール効果測定を行うことが可能です。また、IV測定やdV/dI測定も可能です

 

直流抵抗(DC)
直流抵抗(DC)

抵抗測定のための4つの電極(I+、I-、V+、V-)が3チャンネル用意されており、3チャンネルそれぞれで4端子法での抵抗測定が可能です。PPMSシステムでは標準で装備されているため、購入直後からご使用いただけます。

・抵抗測定範囲:10μΩ~5MΩ(4端子法)

・電流範囲:2nA~8mA

 

Van der Pauw-ホール輸送特性
Van der Pauw-ホール輸送特性

van der Pauwオプションを使用すると、抵抗率とホール係数の両方の測定精度を向上させることができます。 このオプションは、任意の形状の均一に厚いサンプルのキャリア濃度やシート抵抗などのパラメーターを正確に計算するために必要なデータを自動的に収集するスイッチングコントローラーを利用しています。

・設定可能なMultiVuシーケンスコマンドは、標準的なvan der Pauwまたはホール形状のいずれかで、自動的に電流を供給し、電圧を測定します

・統合されたIV-Curveユーティリティにより、ユーザーは測定中に必要に応じて接点のオーム性を確認できます。

試料回転機構
試料回転機構

縦型超伝導マグネットの磁場に対して垂直方向の軸周りに試料を回転させることが可能です。本オプションには用途にあわせて特徴的な専用の試料台が用意されており、試料の取り付け・取り外しが容易です。

試料振動型磁力計(VSM)
試料振動型磁力計(VSM)

感度が高く、測定速度が速いDC磁力計です。磁場の安定を待たずに磁場を掃引しながら測定可能なため、M-H測定が短時間で行えます。試料を振動させるためのVSMリニアモータートランスポート、検出用コイルセット、ガイドチューブ、リニアモーターの制御や検出コイルからの信号を検出するためのエレクトロニクス、そして測定を自動的に制御するためのソフトウェアで構成されています。

VSM用オプション

超低磁場
超低磁場 超伝導マグネット内の残留磁場を大幅に低減させるオプションです。使用により、残留磁場を0.1 Oe以下まで低減できます。 (7 T(横磁場), 14 T, 16 Tでは使用できません)

VSMオーブン

300~1000Kの温度領域でVSM測定が可能です。抵抗ヒーターと温度センサーが統合された特殊なアルミナサンプルホルダーにより、試料の温度を局所的に加熱および検知します。(高真空プションが必要です)ノイズレベルは300Kでの測定において6×10-6emu未満です。

 

FORC測定

FORC測定の使用により、従来の主要なヒステリシスループでは不可能だったサンプルの磁気反転メカニズムを研究可能です。 生成された曲線より特定の磁気反転メカニズムの特徴を明らかにすることができます。また、FORC分布は測定中にリアルタイムで表示可能です。

FOSHオプション

VSM光ファイバサンプルホルダー(FOSH)を使用すると、測定中にVSMサンプルスペースに光を送ることができます。特殊なサンプルロッドとホルダーは、広範囲の光を透過します。また、標準化されたファイバー接続により、さまざまな光源との互換性があります。

交流磁化率測定システム(ACMS Ⅱ)
交流磁化率測定システム(ACMS Ⅱ)

試料振動型磁力計(VSM)に交流磁化率オプションを追加することにより、手軽に交流磁化率を測定できます。AC周波数10 Hz~10 kHz、AC磁場0.005 Oe~15 Oeに対応するとともにDC磁化測定も可能です。本オプションはAC磁化率/DC帯磁率測定システム(ACMS)の後継機種となります。

高圧セル(HMD社製)
高圧セル(HMD社製)

HMD社製の高圧セルは、単純化された設計で最大1.3 GPaの圧力を試料に加えることが可能です。両端のネジの締め付けのみで加圧することが可能なため、特殊な器具等は不要です。また、最小限の均一な磁気バックグラウンドが得られまるようにBeCuで作られております。

磁気トルク計
磁気トルク計

磁気トルク(Tq-Mag)は単結晶や薄片フィルム等の小さな異方性試料の測定に最適です。

強磁性共鳴スペクトロメータ(FMR)
強磁性共鳴スペクトロメータ(FMR)

広帯域周波数測定は、静的測定技術ではアクセスできない様々な材料パラメータを正確に取り出すことを可能とします。広帯域に対応したFMRは、基礎的なスピントロニクス及びマグノニクス研究のバックボーンを形成するだけだけでなく磁気メモリ、センサー、ロジック、マイクロ波信号処理に焦点を当てた現在および将来の技術の構成要素である磁性薄膜の研究に適しています。

光学用多機能プローブ(OMFP)
光学用多機能プローブ(OMFP)

OMFPを使用するとPPMSの温度制御および磁場制御の環境下において光学実験を可能とします。 また、統合されたカメライメージングシステムとピポゾポジショナーにより、サンプル上の観察領域を簡単に識別可能です。

・カメラ分解能:5μ以下

・ピエゾポジショナー:3mm(X,Y,Z全ての方向)

・光学データを電気輸送測定値と相関させるために利用可能な2つの4プローブチャネルを備えています。

Xe光源
Xe光源

2種類の広帯域キセノン光源を用意しております。

・TLX120Xeは100 Wの光源を使用し、MultiVuのシーケンスコマンドを使用して光の波長を選択できるように電動モノクロメーターを統合します
・MLS 300 W光源には、所定の波長の光を通すための手動選択フィルターホイールが含まれています。

ラマン&ルミネセンス分光装置
ラマン&ルミネセンス分光装置

PPMSの可変温度および磁場環境でのサンプルからのラマンスペクトルは、MultiVuを使用して簡単にキャプチャできます。また、 統合された光学系は、弾性散乱信号を低減し、付属のイメージング分光器で低波数領域の信号を分解します。(ご使用にはOMFPが必要です)

・レーザー波長:532 nm

希釈冷凍機
希釈冷凍機

最大16テスラまでの高磁場下に対応し、50 mK~4 Kの温度範囲を完全に自動制御します。またクローズドサイクルシステムにより、貴重な3He / 4Heガス混合物が通常の操作では失われないように設計されています。

併用可能オプション:交流磁化率測定、比熱測定、電気輸送特性

希釈冷凍機用 交流磁化率測定システム(ACDR)
希釈冷凍機用 交流磁化率測定システム(ACDR)

希釈冷凍機用の交流磁化率測定システムとなります。50 mK~4 Kの温度範囲での交流磁化測定を可能とします。

交流磁場:0.002 Oe~4 Oe

周波数レンジ:10Hz~10kHz

感度:5×10-7emu
DC磁場:最大12 Tまで(システムの磁場範囲による)

断熱消磁冷凍機(ADR)
断熱消磁冷凍機(ADR)

PPMSシリーズの最低温度を150 mKに拡張します。3ヘリウム冷凍機、希釈冷凍機と比べ、より簡単に約150 mKという極低温を得る事が出来ます。150 mKから1.9 K(PPMS本体最低到達温度)までの電気抵抗測定が可能です。本オプションは、試料のスクリーニングに適しております。

3ヘリウム冷凍機
3ヘリウム冷凍機

従来の3He装置は、バルブ操作等手動にて作業することが必要でした。本装置は簡単なプログラムの使用により0.4 Kから350 Kまでの連続的な温度制御が可能です。 また、0.5 K以上では時間制限なく温度を保持できます。

併用可能オプション:電気輸送特性、直流抵抗、比熱測定

走査型プローブ顕微鏡(SPM)
走査型プローブ顕微鏡(SPM)

attocubeシステム社と共同で開発した極低温、強磁場下で容易に使用できる超高性能な超小型顕微鏡です。
顕微鏡がカセット式になっており、顕微鏡ヘッドのみを交換することができます。種類:原子間力顕微鏡(AFM)、磁気力顕微鏡(MFM)、共焦点顕微鏡(CFM)、ホールプローブ顕微鏡(SHPM)

 

多機能プローブ(MFP)
多機能プローブ(MFP)

光学・マイクロ波等を用いた測定や、試料に追加の電極を必要とする測定など、ユーザーが考える様々な測定手法へプローブをカスタマイズして測定を行なうことができます。用途に応じて4種類(A,B,C,M)のプローブを用意しております。

 

光学用多機能プローブ(OMFP)
光学用多機能プローブ(OMFP)

OMFPを使用するとPPMSの温度制御および磁場制御の環境下において光学実験を可能とします。 また、統合されたカメライメージングシステムとピポゾポジショナーにより、サンプル上の観察領域を簡単に識別可能です。

・カメラ分解能:5μ以下

・ピエゾポジショナー:3mm(X,Y,Z全ての方向)

・光学データを電気輸送測定値と相関させるために利用可能な2つの4プローブチャネルを備えています。

超音波弾性定数測定装置

極低温並びに高磁場の環境下にて、物質の弾性定数を高精度に測定することが可能です。
従来に比べて試料のセットが容易なため、一部の専門家のみならず、幅広い分野の研究者にご利用いただいております。

動画

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