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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
Resistividad DC: PPMS
•Medida Método Van der Pauw
•Efecto Hall
MEDIDAS ELÉCTRICAS
19
Resistividad DC: PPMS
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
•Rango de campo magnético hasta 5 T
•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
•Rango de campo magnético hasta 14 T
•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
Equation y = a + b*x
Weight No Weighting
Residual Sum of Squares
8.54192
Adj. R-Square 0.99948
Value Standard Error
Quad.Error ch1 Intercept 0 --
Quad.Error ch1 Slope -138.99977 1.29978
Equation y = a + b*x
Weight No Weighting
Residual Sum of Squares
0.02777
Adj. R-Square 0.99972
Value Standard Error
Quad.Error ch1 Intercept 0 --
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
Laboratorio2 876553344 ext. 3344
Laboratorio3 876555377 ext. 5377
Laboratorio4 876553377 ext. 3377
Correo electrónico:
aarauzo@unizar.es
guerrero@unizar.es
ainhoa@unizar.es
Página web: http://sai.unizar.es/medidas
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