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面内磁存储纵向克尔效应测量系统

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面内磁存储纵向克尔效应测量系统相关的论坛

  • 科学家首次发现微共振腔内的光能纵向振动

    科技日报讯 据物理学家组织网5月28日(北京时间)报道,课本里的知识告诉我们,平面光波的振动(即偏振)方向一直是横向的,也就是说,与其传播方向垂直。但奥地利维也纳技术大学的科学家们在最新的原子—物理实验中发现,在瓶子那样的微共振腔内的光拥有一种独特属性,其振动方向是纵向的。最新研究成果有助于科学家们开发新的超敏传感器和量子力学路由器等新式设备。 在一个瓶子微共振腔内,当激光不沿光纤行进而是围绕光纤呈螺旋状行进时,能被耦合成一种光学玻璃纤维。光在瓶子微共振腔内可被存储约10纳秒,相当于围绕光纤旋转3万圈所耗费的时间,这足以让光和被带到光纤表面附近的单个原子之间相互作用。但维也纳技术大学科学家在最新实验中发现,这种情况下,光和物质的耦合程度比以前认为的要强。他们对这一令人吃惊的答案的解释是,在这样的微共振腔内,光拥有一种独特的属性:纵向振动。 科学家们解释说,光波的振动方向对光波的行为至关重要。在瓶子微共振腔内,光波能在光纤周围顺时针行进,也能逆时针行进。如果这两种逆向行进的光波的偏振方向是横向的,它们将在某个地点互相增强,而在其他地方互相抵消。维也纳技术大学量子科学中心、原子和亚原子物理研究所的阿诺·劳斯彻布特勒教授说:“正是这种破坏性的干涉限制了光波和玻璃纤维周围的原子之间的耦合强度。” 但如果这两束光波纵向振动,那么它们的振动状态必然会不同。其结果是,通过破坏性的干涉来让逆向传播的光束完全相互抵消不再可能,因而光—物质之间的耦合强度更强。劳斯彻布特勒说:“起初我们真的很震惊,以前我们都知道光能纵向振动,但直到现在,还没有人描述这种振动在微共振腔内的光—物质相互作用中的重要性。” 研究人员表示,最新研究让他们可以据此研制出超灵敏的传感器,这种传感器能用光探测单个原子。而且瓶子微共振腔也摇身一变,成为研究光—物质相互作用基本属性的理想工具。科学家们下一步计划制造出一种由单个原子控制的光路由器,其能打开和关闭两个输出端之间的光。未来这样的一种量子力学路由器有望让光纤网络中的量子计算机之间实现互联。(记者刘霞) 总编辑圈点 富兰克林用莱顿瓶把闪电装在瓶子里。装一束光在瓶子里行不行?奥地利科学家做到了。他们发现,围绕头发一样细的玻璃丝,光可以旋转而不逃逸。从玻璃纤维的截面来看,光在大尺度上走圆圈,在小尺度上回绕。奔驰不羁的光,变成了绕指柔。不要说瓶子,吸管里也盛得下。搭建未来的光量子机器,离不开这类“驯光”的基础技巧。 《科技日报》(2013-05-29 一版)

  • 【讨论】论横向加热与纵向加热

    横向加热的优点:1,特别适合对复杂基体的样品进行痕量和超痕量分析2,沿光束方向的石墨管温度严格均匀一致3,可显著降低基体效应和消除记忆效应4,避免纵向加热石墨管引起的灵敏度损失和污染干扰5,原子化温度低6,延长石墨管寿命7,温度梯度低8, 除残效率高从目前的现状和未来发展方向来看,横向加热肯定是优于纵向加热的。[B]这个问题已经讨论过了——raoqun20[/B]http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20080627/1328928/http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20071204/1080385/

  • 求助纵向塞曼扣背景

    ¨正常塞曼效应或称之为简单塞曼效应发生时,谱线被分裂成两个σ分量和一个π分量, π分量留在原谱线位置,σ分量则对称地出现在原谱线两侧数皮克纳米处。该分量偏离 的程度取决于磁场强度的大小。 π分量与磁场方向平行, σ分量与磁场方向垂直。 有点不理解的是当采用交变纵向磁场的时候,,既然π的分量是与磁场是平行的为什么可以不用偏振镜滤除呢。当横向磁场的时候π分量不是刚好和磁场平行不是正好进不去光路 为什么还要偏振镜滤除呢。

  • 【原创大赛】2016国产磁测量好仪器系列之四:磁电输运性质测量系统ET-9000系列

    【原创大赛】2016国产磁测量好仪器系列之四:磁电输运性质测量系统ET-9000系列

    2016国产磁测量好仪器系列之四:磁电输运测量系统ET-9000原创:刘小军、刘卫滨、李鹏飞 工程师,北京东方晨景科技有限公司推荐:陆俊 工程师,中科院物理所磁学室2016年9月25日一句话推荐理由:从引进吸收到成功集成改良的磁测量好仪器。一、引言电阻是人们借助电传输能量与信息时必须面临的基本物理现象,它导致电损耗及发热,因而几乎所有的电学材料都有必要考察其电阻率。对于电阻或电阻率的测量比较陌生的读者可以看一篇相关通俗意义的介绍“电阻测量的光与影”。本文要介绍的是磁场下电输运测量,根据加载磁场与电流的方向可以分为纵向磁阻(或简称磁阻效应)与横向磁阻(或简称霍尔效应)。进行磁电输运测量的意义在于磁自由度引入,通过电阻率随磁场的变化规律不仅仅可以用来测量磁场的大小,而且让电阻能展现出更深层次物质结构的信息(比如因晶格或拓扑等因素带来的电子自旋相关的能带结构变化)。其中最吸引人的是电子能量结构的量子化过程,竟可以只是通过简单的通过加磁场测电阻的方法予以揭示,参考图1,如1985年的诺贝尔物理学奖颁发给Klaus von Klitzing的量子霍尔效应、1998年的诺贝尔物理学奖颁发给崔琦等三位物理学家的分数量子霍尔效应、2007年诺贝尔物理学奖颁发给Albert Fert与Peter Gruenberg的巨磁电阻效应以及不久前中国刚公布的“未来科学奖”颁发给清华大学薛其坤的量子反常霍尔效应等奇特量子效应(也有可能在不久的将来获得诺贝尔奖)。因而磁场下进行电输运测量成为凝聚态物理学研究中的家常便饭式的手段。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/09/201609291741_612654_1611921_3.png图1 磁电输运测量相关的诺贝尔奖级别工作图示二、背景磁电输运测量相关的仪器虽然很轻松就能实现,但要达到在证明被研究物质的奇特量子性质并不容易。其中涉及到的主要技术不仅仅是电压与电流的稳定测量,还包括磁场的稳定与测量,此外还可能涉及到低噪声的低温甚至光学配件等,因而其综合性导致其从头开始的研发周期较长。几十年来,磁电输运测量仪器主要来自于美国的量子设计公司与Lakeshore两家公司。北京东方晨景科技有限公司从20世纪末开始引进代理Lakeshore公司设备,经过十多年的消化吸收,逐步掌握了国外公司在输运测量、磁场电源、低温等系统集成方面的技术,不仅如此,还针对国外公司在应用过程中的让用户感到不便的软硬件问题,进行了自主的改良研制,逐步形成ET-9000测量系统,系统照片如图2所示,该系统从2010年正式推出至今,明显的增加了国内外磁电输运测量仪器系统的比例(约从20%上升到40%)。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/09/201609291741_612655_1611921_3.png图2 ET-9000 型磁电输运测量仪器照片三、简介ET-9000系列磁电输运性质测试系统是集霍尔效应、磁阻、变温电阻、I-V特性等测试于一体的全自动化测试系统,其总体原理框图如图3所示。系统全面地考虑了集成一体性、屏蔽防干扰能力和操作人性化等用户经常忽略的问题,选取了美国Keithley的电测量仪表,高精度高稳定性电磁铁平台,配备灵巧的测量样品杆和快速插拔样品卡,加上全自动化的专用测试软件,能让用户快速方便地进行电输运测试,并获得准确可靠的数据。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/09/201609291741_612657_1611921_3.png图3 ET-9000磁电输运测量仪器的测试原理框图ET-9000根据不同的材料不同的测试需求分为多种型号,综合各类型号,其主要技术指标列表如下:物理学参数迁移率1 ~ 1 × 106 cm2/vs载流子浓度6 × 108 ~ 6 × 1023 cm-3霍尔系数±1 × 10-5 ~ ±1 × 1010 cm3/C电阻率5 × 10-9 ~ 5 × 106 Ω·cm电学参数电阻100nΩ ~ 100GΩ电流源±0.1pA~±1A(±1.05A@±21V, ±105mA@±210V)电压源±5μV~±200V(±21V@±1.05A, ±210V@±105mA)电流测量±10fA~±1.05A(10pA为最小分辨率)电压测量±1nV~±200V(0.1μV为最小分辨率)磁场环境室温磁场2.6T@10mm间距变温磁场2T@低温恒温器温度(选件)单点液氮盒77K闭循环恒温器4K~325K(4K型),10K~325K(10K型)高温炉325K~1000K其他样品最大尺寸50mm*50mm*3mm样品数量2个(增加选件可扩展到4个)光学配件[

  • 迈克尔逊激光干涉仪微位移和倾角测量中的真空度精密控制技术

    迈克尔逊激光干涉仪微位移和倾角测量中的真空度精密控制技术

    [color=#990000]摘要:在迈克尔逊激光干涉仪微位移和倾角的精密测量中,需要对真空度进行准确控制,否则会因变形、折射率和温度等因素的影响带来巨大波动,甚至会造成测量无法进行。本文介绍了真空度的自动化控制技术,详细介绍了具体实施方案。[/color][size=18px][color=#990000]一、问题的提示[/color][/size] 作为一种高精密光学仪器,迈克尔逊激光干涉仪得到了非常广阔应用,它可用于测量波长、气体或液体折射率、厚度、位移和倾角,具备对长度、速度、角度、平面度、直线度和垂直度等的高精密测量。但在高精密测量中,迈克尔逊干涉仪会受到气氛环境的严重影响,为此一般将被测物放置在低压真空环境中,如图1所示,并对真空度进行精密控制,否则会带来以下问题:[align=center][color=#990000][img=激光干涉仪真空度控制,500,315]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201270813137507_5730_3384_3.jpg!w690x435.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center]图1 迈克尔逊激光干涉仪典型测试系统结构[/align] (1)测试环境的气体折射率波动,会对高精密测量带来严重影响。如果采用专门的气体折射率修正装置,测量精度也只能达到微米或亚微米量级,而无法实现更高精度的测量。 (2)如果真空腔室内有温度变化,腔室内的气压也会剧烈变化,相应折射率也会发生剧烈波动而严重影响干涉仪测量。 (3)在抽真空过程中,内外压差会造成真空腔室的微小变形,同时也会造成光学窗口产生位移和倾斜,从而改变测量光路的光程。 (4)在有些变温要求的测试领域,要求被测物能尽快的被加热和温度均匀,这就要求将真空度控制在一定水平,如100Pa左右,由此来保留对流和热导热传递能力。 总之,在迈克尔逊激光干涉仪微位移和倾角的精密测量中,需要对真空度进行准确控制。本文将介绍真空度的自动化控制技术以及具体实施方案。[size=18px][color=#990000]二、实施方案[/color][/size] 迈克尔逊激光干涉仪测试过程中,真空度一般恒定控制在100kPa左右,并不随温度发生改变。为此,拟采用如图2所示的真空度控制系统进行实施,具体内容如下:[align=center][color=#990000][img=激光干涉仪真空度控制,690,411]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201270813484950_7314_3384_3.jpg!w690x411.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 迈克尔逊激光干涉仪测试真空度控制系统结构[/color][/align] (1)采用1torr量程的电容真空计进行真空度测量,其精度可达±0.2%。 (2)采用24位A/D采集的高精度PID真空压力控制器,以匹配高精度真空压力传感器的测量精度,并保证控制精度。 (3)在真空腔室的进气口安装步进电机比例阀以精密调节进气流量。 (4)控制过程中,真空泵开启后全速抽取并保持抽速不变。然后对控制器进行PID参数自整定,使控制器自动调节比例阀的微小开度变化实现腔室真空度的精确控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 活体细胞内实现DNA可擦写数据存储 或可成为研究癌症、衰老和有机体发展的强大工具

    中国科技网讯 据物理学家组织网5月21日报道,斯坦福大学生物工程系的科学家创建了一种新系统,能够重复编码、擦写和储存活体细胞DNA中的数据。他们表示,可编程的数据存储在活体细胞的DNA内,或可成为研究癌症、衰老和有机体发展等的强大工具。相关研究报告发表在同日出版的美国《国家科学院学报》上。 虽然基因物质本身就具备天然的数据存储介质,但支持科学家可靠且可逆地将信息写入活体DNA的工具仍十分匮乏。以前的研究虽可通过单个酶的表达朝一个方向翻转基因序列,但这一过程并不可逆,而科研人员需要不断翻转基因序列以创建可完全重复使用的数据存储器。 科学家坦言,虽然翻转DNA的截面至两个方向之一并不困难,但获取蛋白质水平的平衡却非易事。为了使新系统正常工作,研究团队需要精确控制微生物内两个对立蛋白质、整合酶和切除酶的动态。 他们经过3年多达750次的尝试,最终成功创建了相当于1比特(1位)的基因物质。相关人员解释说,如果DNA的截面指向一个方向,它就是0,如果指向另一个方向,其就是1。由此,科研人员能计算出细胞分裂的次数,这或将赋予科学家制止细胞癌变发生的能力。 研究小组将这款设备命名为“重组酶可寻址数据”模块(RAD)。RAD可借助改编自噬菌体的丝氨酸和切除酶来按需翻转和还原特定的DNA序列。这将形成类似于计算机领域的“永久性数据存储”,能在无功耗的情况下保留信息。随后,科研小组在单个微生物内对RAD模块进行了测试,其在缺乏基因表达的情况下也能被动存储信息,十分可靠。此外,它们能重复切换而不使性能发生退化,使科学家目睹细胞分裂100余次,这对支持组合化的数据存储十分重要。 研究人员表示,他们未来的目标是尽快创建可扩展的、可靠的生物位,实现1字节的可编程基因数据的存储,随后再逐步挖掘基因数据存储更广泛的应用范围。(记者 张巍巍) 《科技日报》(2012-05-23 二版)

  • 原子吸收—石墨管纵向加热与横向加热的分析比较

    自原苏联科学家 LOV`V 发明石墨坩埚分析方法并经马斯曼改为石墨炉以来,一直采用的是纵向加热的石墨管,这种方法已发展到高级阶段,使石墨炉方法成为元素分析最灵敏的检测方法。  到 1980 年以后,美国 P-E 公司发明了纵向 Zeeman 效应的扣背景方法,由于需要在纵向即沿光轴方向产生高强度的磁场,空气隙一般只有 25 -30mm ,很难安装石墨锥,所以不得已只能将石墨锥改为横向,就产生了石墨管的横向加热技术,为了商业上的需要, P-E 公司就对横向加热技术大加赞扬,根据其宣传由于采用了计算机辅助制造技术,使横向加热的石墨管温度均匀背景吸收降低等诸多优点。但经过近二十年的发展,这一技术并不完善。事实证明使用横向加热石墨管完全是在纵向 Zeeman 校背景时不得已而为之的技术,横向加热并不具备当初设计的诸多优点。所以美国 P-E 公司自己生产的原子吸收,有纵向 Zeeman 校正时使用纵向加热石墨管,而使用D 2 灯背景校正时仍然使用纵向加热石墨管。即使到现在为止,世界上除中国以外没有其他国家在使用D 2 灯背景校正时使用横向加热石墨管。在中国有的厂家没有 Zeeman 校正,却使用横向加热石墨管,实在是很奇怪的事情。  从无火焰技术的原理来分析,纵向加热石墨管具有一系列优点,是当前发展成熟、性能优良的技术。  • 根据石墨炉的分析原理,由于背景干扰的影响石墨炉分析时信号的峰面积分很难稳定,所以目前仍然采用峰高计量方法。  • 信号的峰高与石墨炉分析时石墨管的加热速度快慢有关,加热速度越快,分析灵敏度越大,反之则灵敏度降低。  • 实践与理论均证明,石墨管的重量(尺寸)越小其加热速度越快,反之石墨管越大,其加热速度就会降低。  • 目前横向加热的石墨管其重量为纵向加热石墨管的五倍左右,所以其加热速度大大降低,造成分析灵敏度下降。  • 由于横向加热石墨管的重量、尺寸加大,达到所需温度需要相当大的功率,最少要达十千瓦以上,这样大的瞬时功率将对实验室的电源造成很大的干扰,会影响其它仪器设备的稳定性。  • 横向加热石墨管由于其结构较复杂,很难制造出性能一致的石墨管,更不可能达到温度均匀,所以实际应用时每支石墨管性能均不一致,给用户造成很大麻烦。由于石墨管为消耗材料,寿命有限,每换一次石墨管均需要重新摸索*作条件,实在不是明智之举。  • 纵向加热石墨管,呈桶形,容易加工制造,能保证其一致性,因而性能稳定,且具有互换性,分析数据一致,使用方便。  综上所述,纵向加热石墨管技术仍然是分析灵敏度最高、便于更换、使用方便、重复性好的分析技术。

  • 【讨论】关于石墨管的纵向加热与横向加热的区别

    关于石墨管纵向加热与横向加热的分析比较(文章转自别人)自原苏联科学家里沃夫发明石墨坩埚分析方法并经马斯曼改为石墨炉以来,原子吸收无火焰分析——石墨炉分析方法一直采用的是纵向加热的石墨管,这种方法已发展到高级阶段,使石墨炉方法成为元素分析最灵敏的检测方法。到1980年以后,美国P-E公司发明了纵向Zeeman效应的扣背景方法,由于需要在纵向即沿光轴方向产生高强度的磁场,空气隙一般只有25-30mm,很难安装石墨锥,所以不得已只能将石墨锥改为横向,就产生了石墨管的横向加热技术,为了商业上的需要,P-E公司就对横向加热技术大加赞扬,根据其宣传由于采用了计算机辅助制造技术,使横向加热的石墨管温度均匀背景吸收降低等诸多优点。但经过近二十年的发展,这一技术并不完善。事实证明使用横向加热石墨管完全是在纵向Zeeman校背景时不得已而为之的技术,横向加热并不具备当初设计的诸多优点。所以美国P-E公司自己生产的原子吸收,有纵向Zeeman校正时使用纵向加热石墨管,而使用D2灯背景校正时仍然使用纵向加热石墨管。即使到现在为止,世界上除中国以外没有其他国家在使用D2灯背景校正时使用横向加热石墨管。在中国有的厂家没有Zeeman校正,却使用横向加热石墨管,实在是很奇怪的事情。从无火焰技术的原理来分析,纵向加热石墨管具有一系列优点,是当前发展成熟、性能优良的技术。1.根据石墨炉的分析原理,由于背景干扰的影响石墨炉分析时信号的峰面积分很难稳定,所以目前仍然采用峰高计量方法。2.信号的峰高与石墨炉分析时石墨管的加热速度快慢有关,加热速度越快,分析灵敏度越大,反之则灵敏度降低。3.实践与理论均证明,石墨管的重量(尺寸)越小其加热速度越快,反之石墨管越大,其加热速度就会降低。4.目前横向加热的石墨管其重量为纵向加热石墨管的五倍左右,所以其加热速度大大降低,造成分析灵敏度下降。5.由于横向加热石墨管的重量、尺寸加大,达到所需温度需要相当大的功率,最少要达十千瓦以上,这样大的瞬时功率将对实验室的电源造成很大的干扰,会影响其它仪器设备的稳定性。6.横向加热石墨管由于其结构较复杂,很难制造出性能一致的石墨管,更不可能达到温度均匀,所以实际应用时每支石墨管性能均不一致,给用户造成很大麻烦。由于石墨管为消耗材料,寿命有限,每换一次石墨管均需要重新摸索操作条件,实在不是明智之举。7.纵向加热石墨管,呈桶形,容易加工制造,能保证其一致性,因而性能稳定,且具有互换性,分析数据一致,使用方便。  综上所述,纵向加热石墨管技术仍然是分析灵敏度最高、便于更换、使用方便、重复性好的分析技术。请各位大神发表一下各自的看法,谢谢!

  • gjb 8848-2016 系统电磁环境效应试验方法

    工业与信息化标准网整理:GJB 8848-2016 系统电磁环境效应试验方法基本信息分类号:b0110页数:148实施时间:2016.08.01主办单位:海军批准单位:中央军委装备发展部主编单位:中国人民解放军海军装备研究院标准规范研究所、技术基础管理中心、第二十一试验训练基地、军械工程学院、中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所、工业和信息化部电子第四研究院、中国船舶重工集团公司第七〇一研究所、中国兵器工业集团第二〇一研究所、中国航天科工集团第二研究院二〇三所、中国人民解放军理工大学、北京航空航天大学、中国航空综合技术研究所、中国人民解放军三一〇〇七部队、中国航天科工集团第三总体设计部、东南大学、中国空间技术研究院总体部、中国船舶重工集团公司第七二三研究所、中国电子科技集团公司第二十九研究所、国防科学技术大学、中国电子科技集团公司第十四研究所、空军装备研究院、武器装备论证研究中心、工业和信息化部电子第五研究所适用范围本标准规定了系统电磁环境效应试验方法,包括安全裕度试验与评估方法、系统内电磁兼容性试验方法、外部射频电磁环境敏感性试验方法、雷电试验方法、电磁脉冲试验方法、分系统和设备电磁干扰试验方法、静电试验方法、电磁辐射危害试验方法、电搭接和外部接地试验方法、防信息泄漏试验方法、发射控制试验方法、频谱兼容性试验方法和高功率微波试验方法。本标准适用于各种武器系统,包括飞机、舰船、空间和地面系统及其相关军械等。引用标准GB/T 6113.101 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 无线电骚扰和抗扰度测量设备 测量设备GB/T 6113.104 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 无线电骚扰和抗扰度测量设备 辅助设备 辐射骚扰GB/T 17626.21 电磁兼容 试验和测量技术 混波室试验方法GB 18871 电离辐射防护与辐射源安全基本标准GJB 72A-2002 电磁干扰和电磁兼容性术语GJB 151B-2013 军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量GJB 376-1987 火工品可靠性评估方法GJB 573A-1998 引信环境与性能试验方法GJB 1143 无线电频谱特性的测量GJB 1389A-2005 系统电磁兼容性要求GJB 3567 军用飞机雷电防护鉴定试验方法GJB 5313 电磁辐射暴露限值和测量方法GJB 7504-2012 电磁辐射对军械危害试验方法GJB 8815 电磁兼容测量天线的天线系数校准规程GJB/Z 170 军工产品设计定型文件编制指南GJB/Z 377A-1994 感度试验用数理统计方法

  • 【原创】关于石墨炉纵向加热与横向加热的分析比较!!!

    自原苏联科学家沃夫发明石墨炉坩埚分析法并经马斯曼改为石墨炉以来,[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]无火焰分析—石墨炉分析法一直采用的是纵向加热的石墨管,这种方法已发展到高级阶段,使石墨炉方法成为元素分析最灵敏的检测方法。到1980年,美国P-E公司发明了纵向Zeeman效应的扣背景方法,由于需要在纵向即沿光轴方向产生高强度的磁场,空气隙一般只有25—30mm很难安装石墨锥,所以不得以只能将石墨锥改为横向,就产生了石墨管横向加热技术,为了商业上的需要,P-E公司就对横向加热的技术大加赞扬,根据其宣传由于采用了计算机辅助制造技术,使横向加热的石墨管温度均匀背景吸收降低等诸多优点。但经过近二十年的发展,这一技术并不完善。事实证明使用横向加热石墨管完全是在纵向Zeeman校背景时不得以而为之的技术,横向加热并不具备当初设计的诸多优点。所以美国P-E公司自己生产的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url],有横向向Zeeman校正时使用横向加热的石墨管,而使用D2灯背景校正时仍然使用纵向加热的石墨管。即使到现在为止,世界上除了中国以外没有其他国家在使用D2灯背景校正技术时使用横向加热石墨管。在中国有的厂家没有Zeeman校正,却在使用横向加热石墨管。从无火焰技术的原理来分析,纵向加热石墨管具有一系列优点,是当前发展成熟、性能优良的技术。1.根据石墨炉的分析原理,由于背景干扰的影响石墨炉分析时信号的峰面积分很难稳定,所以目前仍然采用峰高的计量方法。2.信号的峰高与石墨炉分析时石墨管的加热速度快慢有关,加热越快分析的灵敏度越大,反之则灵敏度越低。3.实践与理论证明,石墨管的重量(尺寸)越小其加热速度就越快,反之石墨管越大,其加热速度就降低。4.前横向加热的石墨管其重量为纵向加热石墨管的五倍左右,所以其加热速度大大降低,造成分析灵敏度下降。5.由于横向加热石墨管的重量、尺寸加大,达到所需要的温度需要相当大的功率,最少要达十千瓦以上,这样大的 瞬时功率将对实验室的电源造成很大的干扰,会影响其他仪器设备的稳定性。6.横向加热石墨管由于结构复杂,很难造出性能一致的石墨管,更不能达到温度的均匀,所以实际应用时的每只石墨管性能均不一致,给客户造成很大麻烦。由于石墨管为耗材,寿命有限,每换一次石墨管均需要重新摸索操作条件。7.纵向加热石墨管,呈桶型,容易加工制造,能保证其一致性,因为性能稳定,且具可换性,分析数据一致,使用方便。综上所述,纵向加热石墨管技术仍然是分析灵敏度最高,便于更换、使用方便、重复性好的分析技术。

  • 【原创大赛】材料综合物性综合测量系统(PPMS)原理及应用

    材料综合物性综合测量系统(PPMS)原理及应用  美国Quantum Design 公司的产品PPMS( Physics Property Measurement System) 是在低温和强磁场的背景下测量材料的直流磁化强度和交流磁化率、直流电阻、交流输运性质、比热和热传导、扭矩磁化率等综合测量系统。北京科技大学材料学院与美国Quantum Design 公司在北京科技大学材料学院实验中心联合成立了PPMS材料综合物性测量研究实验室,安装了PPMS-9综合物性测量系统、HH-15振动样品磁强计、材料磁电阻效应、霍尔效应及磁致伸缩效应测量仪等仪器,现已全面对学生教学和科研测试开放。  一、实验目的  1、了解PPMS-9综合物性测量系统的结构、组成、测量原理及应用范围;  2、熟悉PPMS-9仪器开关机步骤及更换样品、测量附件的方法;  3、熟悉PPMS-9仪器软件控制程序及参数设置方法;  二、PPMS仪器测量原理和方法  PPMS是Quantum Design 公司在成功推出MPMS1之后,于20 世纪90 年代中期推出的又一款产品。一个完整的PPMS 系统也是由一个基系统和各种选件两个部分构成,根据内部集成的超导磁体的大小基系统分为7 特斯拉、9 特斯拉、14 特斯拉和16 特斯拉系统。但与MPMS 专注于磁测量不同,PPMS 在基系统搭建的温度和磁场平台上,利用各种选件进行磁测量、电输运测量、热学参数测量和热电输运测量。基系统主要包括软件操作系统,温控系统,磁场控制系统,样品操作系统和气体控制系统。下面结合各种选件对PPMS 的测量原理和方法加以说明。  1. 交直流磁化率选件  该选件是研究各种材料在低温下磁行为的主要设备之一,包括探杆、样品杆、伺服电机、电子控制部分、精密电源和软件部分(集成于系统软件) 。可以在同一程序中对一个样品先后进行交流磁化率和直流磁化强度的测量而不需要对样品进行任何调。样品杆处于探杆的中间,样品置于样品杆的一端,样品杆的另一端连接在伺服电机上。探杆之外由内到外依次由校正线圈组(用于消除仪器电子装置自身带来的信号增益和漂移) 、抗磁温度计、样品磁矩探测线圈、AC 驱动线圈(用于提供交流磁场) 以及AC 驱动补偿线圈(用于把交流磁场限制在线圈内部、防止它和外部的测量装置相互作用) 组成。  AC 磁化率测量原理 交流激发信号被输入到交流驱动线圈中,伺服电机驱动样品依次到两个绕向相反的探测线圈的中心,同时,与时间相关的样品信号被收集。把测得的样品在两个探测线圈中心的信号相减以消除驱动线圈和探测线圈间的随机相互作。通过对多次测量的采样和平均,可以减少测量过程中的信号噪音。与一般交流磁化率测量仪器相比,PPMS上AC磁化率测量装置有两个特点值得指明:首先它没有采用传统的单相锁相技术来处理信号,而是采用高速数字信号处理器(DSP),这样它不仅提高信噪比、加快测量速度,而且还不再需要在实部信号和虚部信号之间进行转换。其次,对于如何消除仪器电子设备自身给测量数据带来的增益或漂移的技术问题,PPMS上AC 磁化率测量装置使用校正线圈。在每次测量之前把校正线圈接入到探测线圈线路中,进行正向和反向的测量,比较探测信号与初始激发信号的差别,进而修正仪器本身电子设备引起的相漂移。同样道理,校正线圈还可以精确的校正实际所加交流磁场强度的幅值,提高B - H 测量精度。正因为如此,PPMS上AC 磁化率测量装置在允许的工作频段内(10Hz~10kHz) 的测量精度可以达到与SQUID 相媲美的程度。DC磁矩测量:采用提拉法,样品速度可达1m/ s。  该选件的技术指标如下:  AC 磁化率灵敏度:2 x 10-8emu @10 kHz  DC 磁矩测量灵敏度:2.5 x 10-5emu  AC 驱动频率:10 Hz~10 kHz  AC 驱动磁场幅值:0.002~ 15 Oe  DC 提拉速度:100 cm/ s  样品尺寸: 直径7.5 mm  2. 比热测量选件  该选件是结合了绝热法和弛豫法,利用双τ模型精确的计算样品的比热。在测量过程中,系统处于高真空状态,样品的顶部有遮热屏。整个样品平台温度非常相近。这样,严格限制热量通过对流和辐射散失。与实时数据采集系统相结合,从而实现对热流密度和温度、时间的精确监控。该选件配有两个专用温度计和一个加热器件,实现精确控温。这样,通过实验曲线和数学模型相结合,就可以得到样品的比热。另外,软件会假设样品和样品托传热不理想,这样引进两者之间的导热系数,用另外一套模型进行拟合,最后,在二者中选择拟合结果更加合理的一个。  该选件有以下几个优点:方便的将样品安装到高真空系统中,不需要插入探测器; 特殊的仪器设计使得那些对于比热测量不熟悉的人也能很容易进行操作;完备的数据采集电子器件和分析软件;自动的微观量热学驰豫技术;自动校准程序和内置的背景比热消除功能;在每一个测量点对德拜温度的进行校正和记录。  该选件的技术指标如下:  温度范围:1.9~400 K (配相关选件将达 300 K  塞贝克系数: S = ΔV/ΔT  测量范围: μV/ K - V/ K  误差大小: ±5 % 或±0.5μV  热电品质因数: ZT = S2T/ (ρκ)  复合误差: ±15 % —基本上依赖于S  数据获取速度:(连续数据采集) 一般±0.5 K/ min,从390~119 K的测量需要  13 个小时  5. 扭矩磁强计选件  该选件是QD 公司与IBM公司共同开发,专为测量小尺寸的各向异性样品而设计,提供全自动测量与角度有关的磁矩的途径。该选件采用压电转换技术来测量扭矩,将惠斯通电桥集成在扭矩测量芯片中从而达到电路高度平衡和稳定性。芯片上集成了校准电流线圈从根本上消除了地球引力作用的影响。  该选件的技术指标如下:  均方根扭矩噪音: 1 ×10-9Nm for 40 s 采样  均方根磁矩灵敏度:1 ×10 - 7emu @9T fo

  • 【资料】关于石墨管的纵向加热与横向加热的区别

    [img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=95303]关于石墨管的纵向加热与横向加热的区别[/url]石墨炉横向加热与纵向加热区别,供大家参考[B][center]关于石墨管纵向加热与横向加热的分析比较[/center][/B]自原苏联科学家里沃夫发明石墨坩埚分析方法并经马斯曼改为石墨炉以来,[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]无火焰分析——石墨炉分析方法一直采用的是纵向加热的石墨管,这种方法已发展到高级阶段,使石墨炉方法成为元素分析最灵敏的检测方法。到1980年以后,美国P-E公司发明了纵向Zeeman效应的扣背景方法,由于需要在纵向即沿光轴方向产生高强度的磁场,空气隙一般只有25-30mm,很难安装石墨锥,所以不得已只能将石墨锥改为横向,就产生了石墨管的横向加热技术,为了商业上的需要,P-E公司就对横向加热技术大加赞扬,根据其宣传由于采用了计算机辅助制造技术,使横向加热的石墨管温度均匀背景吸收降低等诸多优点。但经过近二十年的发展,这一技术并不完善。事实证明使用横向加热石墨管完全是在纵向Zeeman校背景时不得已而为之的技术,横向加热并不具备当初设计的诸多优点。所以美国P-E公司自己生产的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url],有纵向Zeeman校正时使用纵向加热石墨管,而使用D2灯背景校正时仍然使用纵向加热石墨管。即使到现在为止,世界上除中国以外没有其他国家在使用D2灯背景校正时使用横向加热石墨管。在中国有的厂家没有Zeeman校正,却使用横向加热石墨管,实在是很奇怪的事情。从无火焰技术的原理来分析,纵向加热石墨管具有一系列优点,是当前发展成熟、性能优良的技术。1.根据石墨炉的分析原理,由于背景干扰的影响石墨炉分析时信号的峰面积分很难稳定,所以目前仍然采用峰高计量方法。2.信号的峰高与石墨炉分析时石墨管的加热速度快慢有关,加热速度越快,分析灵敏度越大,反之则灵敏度降低。3.实践与理论均证明,石墨管的重量(尺寸)越小其加热速度越快,反之石墨管越大,其加热速度就会降低。4.目前横向加热的石墨管其重量为纵向加热石墨管的五倍左右,所以其加热速度大大降低,造成分析灵敏度下降。5.由于横向加热石墨管的重量、尺寸加大,达到所需温度需要相当大的功率,最少要达十千瓦以上,这样大的瞬时功率将对实验室的电源造成很大的干扰,会影响其它仪器设备的稳定性。6.横向加热石墨管由于其结构较复杂,很难制造出性能一致的石墨管,更不可能达到温度均匀,所以实际应用时每支石墨管性能均不一致,给用户造成很大麻烦。由于石墨管为消耗材料,寿命有限,每换一次石墨管均需要重新摸索操作条件,实在不是明智之举。7.纵向加热石墨管,呈桶形,容易加工制造,能保证其一致性,因而性能稳定,且具有互换性,分析数据一致,使用方便。  综上所述,纵向加热石墨管技术仍然是分析灵敏度最高、便于更换、使用方便、重复性好的分析技术。http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20071204/1080385/——raoqun20

  • 【原创】纵向一体化战略的成本分析

    1, 克服移动壁垒的成本。纵向一体化要求企业克服移动壁垒,在上游或下游产业的竞争。这就需要付出成本、比如需克服规模经济、资本需求以及由专有技术或合适的原材料而具有的成本优势引起的壁垒等。2, 增加经营杠杆。纵向一体化增加了企业的固定成本部分。如果企业在某一市场上购买某一种产品,那么所有成本都是变动的。如果在整合企业生产产品,即使有些原因降低了产品需求,企业也必须承担生产过程中的固定成本。由于上游单位的销售量,在两个业务中的任何一个引起波动的因素也在整个整合链中引起波动。经营周期、竞争或市场开发都可能引起波动。因此,纵向一体化增加了企业的经营杠杆,使企业面临在收入上较大的周期变化,这就增加了企业的经营风险。3, 降低改换或变的灵活性。纵向一体化意味着企业的命运至少部分的由其内部供应者及顾客的成功竞争的能力决定。技术上的变化、产品设计,包括零部件设计的变化、战略上的失败、或者管理问题都会是内部供应者提供高成本、低质量或者不合适的产品和服务,或者内部顾客或者销售渠道失去了他们应有的市场地位。与和某些独立实体签约相比,纵向一体化提高了改换其它供应商及顾客的成本。4, 较高的全面退出壁垒。进一步增加资产的专门化,战略上的内部关系或者对某一企业的感情联络的整合,可以提高总体退出壁垒。5, 资本投资需求。纵向一体化要耗费资本资源,既在企业内部它有一个机会成本,而与一个独立实体打交道则应用外部的资本投资。纵向一体化还降低了企业分配其投资资金的灵活性。由于纵向链中的每以经营环节的表现是相互依赖的,因此,企业可能被迫在边际部分投资以维护整体,而不能像其它地方分配资本。6, 封阻获得供应商及顾客的研究技能的通道。纵向一体化可能切断来自供应商或顾客的技术流动。通常纵向一体化意味着一个企业必须承担发展自己技术实力的任务。然而,如果企业不实施一体化,供应商经常愿意在研究、工程等方面积极支持企业。7, 保持平衡。整合体中上游单位与下游单位的生产能力必须保持平衡,否则就会出现问题。纵向链中有任何一个有剩余生产能力的环节(或剩余需求量的环节)必须在市场上销售一部分产品(或购买一部分投入),否则将牺牲市场地位。在这样一种条件下,这一不可能是困难的,因为纵向整合经常迫使企业从它的竞争者初购买原材料或向它的竞争者销售产品。由于担心的不到优先;或者为了避免加强竞争者的地位,他们可能不情愿的与该企业做生意。8, 弱化激励。纵向一体化意味着通过固定的关系来进行购买与销售。上游企业的经营激励可能会是在内部销售而不是为生意进行竞争而有所减弱。反过来,在从整合体内部另一个单位购买产品时,企业不会像与外部供应商做生意时那样激烈的讨价还价,因此,内部交易能减弱激励。9, 不同的管理要求。尽管存在一个纵向关系,企业也能在结构、技术和管理上有所不同。弄懂如何管理这样一个具有不同特点的企业是纵向一体化的主要成本。能够很好的管理一部分纵向链的管理者不一定能够有效的管理其它部分。因此,一系列普通的管理方式和一系列普通假设不一定适合于纵向相关业务。

  • 【原创】纵向一体化战略的成本分析

    克服移动壁垒的成本。纵向一体化要求企业克服移动壁垒,在上游或下游产业的竞争。这就需要付出成本、比如需克服规模经济、资本需求以及由专有技术或合适的原材料而具有的成本优势引起的壁垒等。2, 增加经营杠杆。纵向一体化增加了企业的固定成本部分。如果企业在某一市场上购买某一种产品,那么所有成本都是变动的。如果在整合企业生产产品,即使有些原因降低了产品需求,企业也必须承担生产过程中的固定成本。由于上游单位的销售量,在两个业务中的任何一个引起波动的因素也在整个整合链中引起波动。经营周期、竞争或市场开发都可能引起波动。因此,纵向一体化增加了企业的经营杠杆,使企业面临在收入上较大的周期变化,这就增加了企业的经营风险。3, 降低改换或变的灵活性。纵向一体化意味着企业的命运至少部分的由其内部供应者及顾客的成功竞争的能力决定。技术上的变化、产品设计,包括零部件设计的变化、战略上的失败、或者管理问题都会是内部供应者提供高成本、低质量或者不合适的产品和服务,或者内部顾客或者销售渠道失去了他们应有的市场地位。与和某些独立实体签约相比,纵向一体化提高了改换其它供应商及顾客的成本。4, 较高的全面退出壁垒。进一步增加资产的专门化,战略上的内部关系或者对某一企业的感情联络的整合,可以提高总体退出壁垒。5, 资本投资需求。纵向一体化要耗费资本资源,既在企业内部它有一个机会成本,而与一个独立实体打交道则应用外部的资本投资。纵向一体化还降低了企业分配其投资资金的灵活性。由于纵向链中的每以经营环节的表现是相互依赖的,因此,企业可能被迫在边际部分投资以维护整体,而不能像其它地方分配资本。6, 封阻获得供应商及顾客的研究技能的通道。纵向一体化可能切断来自供应商或顾客的技术流动。通常纵向一体化意味着一个企业必须承担发展自己技术实力的任务。然而,如果企业不实施一体化,供应商经常愿意在研究、工程等方面积极支持企业。7, 保持平衡。整合体中上游单位与下游单位的生产能力必须保持平衡,否则就会出现问题。纵向链中有任何一个有剩余生产能力的环节(或剩余需求量的环节)必须在市场上销售一部分产品(或购买一部分投入),否则将牺牲市场地位。在这样一种条件下,这一不可能是困难的,因为纵向整合经常迫使企业从它的竞争者初购买原材料或向它的竞争者销售产品。由于担心的不到优先;或者为了避免加强竞争者的地位,他们可能不情愿的与该企业做生意。8, 弱化激励。纵向一体化意味着通过固定的关系来进行购买与销售。上游企业的经营激励可能会是在内部销售而不是为生意进行竞争而有所减弱。反过来,在从整合体内部另一个单位购买产品时,企业不会像与外部供应商做生意时那样激烈的讨价还价,因此,内部交易能减弱激励。9, 不同的管理要求。尽管存在一个纵向关系,企业也能在结构、技术和管理上有所不同。弄懂如何管理这样一个具有不同特点的企业是纵向一体化的主要成本。能够很好的管理一部分纵向链的管理者不一定能够有效的管理其它部分。因此,一系列普通的管理方式和一系列普通假设不一定适合于纵向相关业务。

  • 【原创大赛】戏说纵向加热石墨炉(收官之作)

    【原创大赛】戏说纵向加热石墨炉(收官之作)

    前 言: 自从70年代起其至今,我使用过好几款仪器的石墨炉,如:PE403,PE5000,PE3300,GGX-3,180-80,Z-8000,Z-5000,Z-2000,ZA3000等。凑巧的是,上述仪器的石墨炉全部是纵向加热类型的。为了活跃论坛这个“草根”平台,我就将这些年对纵向加热型石墨炉的认识和体会展现给版友。 有些遗憾的是,一来本人的理论水平有限,二来有关石墨炉的文献与论文,从60年代的石墨炉鼻祖利沃夫和马斯曼起,一直到目前的国内外众多的原吸大咖止,比比皆是,令人目不暇接,且全部是正说。因此,如果我也采用“正说”石墨炉的形式,则深感力不从心,故只能“戏说”了,望大家见谅!(一)纵向石墨炉的历史: 1959年,前苏联科学家利沃夫(L,vov)设计出了石墨炉坩埚原子化器。1967年,德国学者马斯曼(H.Massmann)从利沃夫的石墨原子化器得到灵感,设计出电热石墨炉并于1970年被PE公司应用到商品原吸仪器上。由于马斯曼设计的纵向电加热石墨炉首次成为商品仪器,所以之后有人就将这种纵向加热结构的石墨炉称之为“马斯曼炉”,以示纪念。(二)纵向石墨管的结构: 首先要搞清楚何为“纵向”?所谓的纵向就是指作用在石墨管上的加热电流I的流通方向与通过石墨管光轴的方向一致。见图-1 所示:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191656_648665_1602290_3.jpg图-1 纵向加热石墨炉示意图纵向加热石墨炉的整体外观和结构示意以及实体分解如图-2,3,4所示:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/02/201502081830_534762_1602290_3.jpg图-2 纵向石墨炉外观图(Z-2000)http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2014122408441677_01_1602290_3.jpg图-3 纵向石墨炉结构示意图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2014122408442450_01_1602290_3.jpg图-4 纵向石墨炉实体分解图(Z-2000)从图-3 和图-4 可以看出,纵向石墨炉主要是由:石墨管,石墨环,电极和石英窗组成。 由于纵向石墨炉问世最早,结构相对简单,石墨管加工的一致性好且成本低廉,加之技术成熟,所以该类型的石墨炉应用较为广泛;目前国内外的原子吸收光度计的生产厂家绝大部分仍然采用的是该类型的石墨炉。(三)纵向石墨管的种类: 无论是纵向石墨炉还是横向石墨炉,最终做热功的还是石墨管;为此有必要介绍一下纵向石墨管的种类和特点。图-5 所示的就是一部分纵向加热的石墨管的外观图。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2014122408472527_01_1602290_3.jpg图-5 形形色色的纵向石墨管 不知大家注意没有,在上图中最右侧的那个“高大上”的石墨管,就是我在70年代时使用过的美国PE-403型原子吸收分光光度计中石墨炉上的石墨管,可惜当时没有想起要保存下一只该管子的实物作为留念,不能不说是一件憾事!(1)筒形石墨管:纵向加热石墨炉从问世开始(以PE公司原吸为代表),石墨管就是筒形的,直至目前许多国内外仪器生产厂家例如:PE公司,热电公司,瓦里安公司,GBC公司的部分型号的仪器仍然使用着这种石墨管。如下面所示:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2014122408521884_01_1602290_3.jpg图-6 几种进口仪器使用的筒形石墨管 最早的传统筒形石墨管有一个弱点,那就是:由于管子的管壁厚度一致,也就是管子整体的任何一个部位的电阻值是均匀的,所以当石墨管通电加热时,理论上管子的整体的温度应该是均匀一致的才对。这种石墨管的剖面图如下:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2014122408555162_01_1602290_3.jpg图-7 传统筒形石墨管的剖面图可是遗憾的是,由于纵向石墨管两端紧贴着两个质量很大的石墨环和电极之故(见图-4),所以在原子化加热开始的瞬间,石墨管两端的温度就会因为石墨环和电极的热传导作用而低于石墨管的中央部分的温度;其后经过暂短的时间后(约零点几秒),管子整体才会达到热平衡。这,就是在许多资料中所经常被垢病的“温度梯度”现象。为了克服这种“温度梯度”的弊端,于是后人们便产生了提高筒形石墨管两端电阻值的设想。这样原来的一个阻值均匀的石墨管整体R就会被等效看做为三个串联的单体,即(R左R中R右)了,于是乎,鼓形石墨管则应运而生了;其外观如下次:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2014122409041524_01_1602290_3.jpg图-10 鼓形石墨管外观看到上面的鼓形石墨管,也许有人会问:这种石墨管的外径中间粗(8mm)两端细(7mm),如果依照前面导体的截面积与电阻成反比的定律,那么此管子的中央部位外径比两端的要粗1mm,其截面积一定大啊!按道理应该中间部位的电阻要小于两端才对,怎么反而说比两端的阻值要大呢?下面我将此类管子的实际剖面图展现出来,大家就一目了然了,见图-11所示:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2014122409051326_01_1602290_3.jpg图-11 鼓形石墨管的剖面实例图从上面的照片可以看到,尽管鼓形管的中间外径较两端大1毫米,但是其管壁厚度却小于两端的厚度,两者之差为(2mm-1.5mm)=0.5mm;千万别小看了这区区的0.5毫米的厚度,他却使石墨管中央部分的截面积整整小了约1/4。这样的差别,就会使该管子在原子化加热的瞬间,其中间部位迅速到达预设的原子化温度。如果用肉眼从石墨炉上盖的进样孔观察石墨管的升温状态就会发现这一过程;如图-12,13所示:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2014122409062370_01_1602290_3.jpg图-12 鼓形石墨管在原子化阶段升温瞬间的状态http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2014122409063251_01_1602290_3.jpg图-13 鼓形石墨管在原子化阶段迅速达到平衡的状态从上面两张照片图可以清晰地看到,鼓形石墨管在原子化开始的瞬间的确是

  • 【原创大赛】材料综合物性综合测量系统(PPMS)原理及应用

    材料综合物性综合测量系统(PPMS)原理及应用王立锦编北京科技大学材料学院实验测试中心2007年6月材料综合物性综合测量系统(PPMS)原理及应用 美国Quantum Design 公司的产品PPMS(Physics Property Measurement System) 是在低温和强磁场的背景下测量材料的直流磁化强度和交流磁化率、直流电阻、交流输运性质、比热和热传导、扭矩磁化率等综合测量系统。北京科技大学材料学院与美国Quantum Design 公司在北京科技大学材料学院实验中心联合成立了PPMS材料综合物性测量研究实验室,安装了PPMS-9综合物性测量系统、HH-15振动样品磁强计、材料磁电阻效应、霍尔效应及磁致伸缩效应测量仪等仪器,现已全面对学生教学和科研测试开放。一、实验目的 1、了解PPMS-9综合物性测量系统的结构、组成、测量原理及应用范围; 2、熟悉PPMS-9仪器开关机步骤及更换样品、测量附件的方法; 3、熟悉PPMS-9仪器软件控制程序及参数设置方法;二、PPMS仪器测量原理和方法PPMS是Quantum Design 公司在成功推出MPMS1之后,于20 世纪90年代中期推出的又一款产品。一个完整的PPMS 系统也是由一个基系统和各种选件两个部分构成,根据内部集成的超导磁体的大小基系统分为7 特斯拉、9特斯拉、14 特斯拉和16特斯拉系统。但与MPMS 专注于磁测量不同,PPMS 在基系统搭建的温度和磁场平台上,利用各种选件进行磁测量、电输运测量、热学参数测量和热电输运测量。基系统主要包括软件操作系统,温控系统,磁场控制系统,样品操作系统和气体控制系统。下面结合各种选件对PPMS 的测量原理和方法加以说明。1. 交直流磁化率选件  该选件是研究各种材料在低温下磁行为的主要设备之一,包括探杆、样品杆、伺服电机、电子控制部分、精密电源和软件部分(集成于系统软件) 。可以在同一程序中对一个样品先后进行交流磁化率和直流磁化强度的测量而不需要对样品进行任何调。样品杆处于探杆的中间,样品置于样品杆的一端,样品杆的另一端连接在伺服电机上。探杆之外由内到外依次由校正线圈组(用于消除仪器电子装置自身带来的信号增益和漂移) 、抗磁温度计、样品磁矩探测线圈、AC 驱动线圈(用于提供交流磁场) 以及AC 驱动补偿线圈(用于把交流磁场限制在线圈内部、防止它和外部的测量装置相互作用) 组成。 AC 磁化率测量原理 交流激发信号被输入到交流驱动线圈中,伺服电机驱动样品依次到两个绕向相反的探测线圈的中心,同时,与时间相关的样品信号被收集。把测得的样品在两个探测线圈中心的信号相减以消除驱动线圈和探测线圈间的随机相互作。通过对多次测量的采样和平均,可以减少测量过程中的信号噪音。与一般交流磁化率测量仪器相比,PPMS上AC磁化率测量装置有两个特点值得指明:首先它没有采用传统的单相锁相技术来处理信号,而是采用高速数字信号处理器(DSP),这样它不仅提高信噪比、加快测量速度,而且还不再需要在实部信号和虚部信号之间进行转换。其次,对于如何消除仪器电子设备自身给测量数据带来的增益或漂移的技术问题,PPMS上AC 磁化率测量装置使用校正线圈。在每次测量之前把校正线圈接入到探测线圈线路中,进行正向和反向的测量,比较探测信号与初始激发信号的差别,进而修正仪器本身电子设备引起的相漂移。同样道理,校正线圈还可以精确的校正实际所加交流磁场强度的幅值,提高B - H 测量精度。正因为如此,PPMS上AC 磁化率测量装置在允许的工作频段内(10Hz~10kHz) 的测量精度可以达到与SQUID 相媲美的程度。DC磁矩测量:采用提拉法,样品速度可达1m/ s。 该选件的技术指标如下:AC 磁化率灵敏度:2 x 10-8emu @10 kHzDC 磁矩测量灵敏度:2.5 x 10-5emuAC 驱动频率:10 Hz~10 kHzAC 驱动磁场幅值:0.002~ 15 OeDC 提拉速度:100 cm/ s样品尺寸:直径7.5 mm2. 比热测量选件  该选件是结合了绝热法和弛豫法,利用双τ模型精确的计算样品的比热。在测量过程中,系统处于高真空状态,样品的顶部有遮热屏。整个样品平台温度非常相近。这样,严格限制热量通过对流和辐射散失。与实时数据采集系统相结合,从而实现对热流密度和温度、时间的精确监控。该选件配有两个专用温度计和一个加热器件,实现精确控温。这样,通过实验曲线和数学模型相结合,就可以得到样品的比热。另外,软件会假设样品和样品托传热不理想,这样引进两者之间的导热系数,用另外一套模型进行拟合,最后,在二者中选择拟合结果更加合理的一个。 该选件有以下几个优点:方便的将

  • 低频电磁场测量系统的问题

    [b]低频电磁场测量系统NBM550+EHP50F+EF0391 大家有用过这个仪器吗? 是不是一个主机加两个探头,用来测工频电磁场密度还有工频密度的啊? 可是我看详细配置怎么是 [/b][list=1][list=1][*][b]电磁辐射分析仪主机,[/b]2.[b]射频电场探头, 3[/b].[b]工频辐射测量仪(可同时测量电场和磁场合;工频辐射测量仪与显示主机连接光纤不小于5m,以避免人员对测量的影响;工频辐射测量仪能够独立测量并存储数据,不需要使用额外的专用主机,可使用普通电脑作为显示单元,独立工作时间不小于24小时。) 这个工频辐射测量仪不是探头吗? 怎么回事?为什么还是可单独使用并且还能同时测电场和磁场呢?[b][/b][/b][list=1][/list][list=1][list=1][/list][/list][list=1][list=1][list=1][/list][/list][/list][list=1][list=1][list=1][/list][/list][/list][list=1][list=1][list=1][/list][/list][/list][/list][/list][list=1][/list][list=1][/list][list=1][/list]

  • 人造钻石创室温量子比特存储时间新纪录

    科技日报 2012年06月09日 星期六 本报华盛顿6月7日电 (记者毛黎)全球著名的人造钻石超材料生产商六元素公司(Element Six)7日表示,美国哈佛大学和加州工学院以及德国马普光量子研究所合作,利用该公司获得的单晶体人造钻石,创下了室温量子比特存储时间超过1秒钟的新纪录。这是人类首次实现用一种材料在常温下将量子比特存储如此长时间。 研究人员认为,人造钻石系统的多能性、稳定性和潜在的延展性有望让其在量子信息科学和量子传感器领域开拓新的应用。六元素公司位于英国阿斯科特的人造钻石研发小组用化学气相沉积技术开发出新的人造钻石生长工艺。公司创新主任斯蒂芬·库伊表示,人造钻石科学领域发展迅速,新钻石合成工艺能将杂质控制在兆分之几,这是真正的纳米工程化学气相沉积钻石合成技术。 参与合作的哈佛大学物理学教授海尔·鲁金表示,六元素公司独特的人造钻石材料是研究获得进展的核心,常温下单个量子比特存储时间超过1秒是一项十分令人兴奋的成果,它是初始化、存储、控制和测量4项需求的结合。新发现有望帮助人们开发新的量子通信和技术,在近期则有助于研发新的量子传感器。 量子信息处理涉及操纵人造钻石中单个原子尺寸的杂质和探讨单个电子自旋量子特性,新的研究成果代表着量子信息处理的最新发展。在量子力学中,电子量子自旋(量子比特)可以同时是0和1,此特性提供了量子计算的框架,同时也提出了更直接的应用,如新的磁传感技术。 总编辑圈点 谁会对1秒钟锱铢必究呢?但从量子的标准来看,这算是很长一段时间了。在量子计算的构建过程中,长期以来人们都只能局限在数公里的范围内利用量子点传输量子信息,而如果一种材料能做到捕捉、较长时间的稳定存储住继而转发信息,也就意味着扩大了量子网产生作用的区域。更何况,很多物质的量子态都要求接近绝对零度,能在室温下操作量子比特,尤显珍贵。

  • 【求助】有没有使用德克尔氮氢空发生器的大虾

    在下正在使用杭州德克尔DQK-500氮氢空发生器一体机,可是空气发生器突然压力变的比以前大了,而且自动排水口会不停的拍水,有时排出来的是黄色的液体,还带有油烟味。哪位大虾知道原因啊?有没有德克尔维修点的联系方式啊,或者售后服务电话?

  • 【分享】迈克尔逊干涉仪工作视频

    视频展示了迈克尔逊干涉仪的结构以及它的工作过程,非常逼真形象![img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=83043]迈克尔逊干涉仪工作视频[/url]

  • 【资料】横向塞曼与纵向塞曼孰优孰劣

    在采购[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]的时候 ,发现了塞曼扣背景上分为横向和纵向各家仪器厂商各说各的 主要采用横向: 耶拿 热电纵向塞曼: PE GBC有人说纵向塞曼是横向塞曼的下一代技术 主要就是可以不用偏正镜 所以可以提高效率 但是磁场强度下降横向塞曼使用偏正镜 所以磁场强度可以提高 大家讨论一下 到底哪个技术有优势

  • 中国科大合作研究首次实现高效率长寿命量子存储器

    中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室潘建伟院士及其同事包小辉、赵博等同德国研究人员合作,实现了具有高读出效率及长存储寿命的高性能量子存储器。该实验在国际上首次将长存储寿命和高读出效率在单个存储器内结合起来,向可升级长程量子通信及可升级光学量子计算迈出了至关重要的一步。该工作于5月20日发表于《自然—物理学》。 量子存储器的主要用途是存储单个量子态,从而实现不同量子操作的时间同步。量子存储器是量子中继及大尺度光学量子计算中的关键器件,其核心性能指标是存储寿命和读出效率。目前,量子存储器已经在冷原子系综、热原子系综、单个中性原子、低温固体、金刚石色心等体系中实现。从其核心性能指标来看,冷原子系综的发展水平远优于其他实验体系,最有希望被用于可升级量子通信和光学量子计算。因此,冷原子系综体系一直是国际上量子存储及其应用方面的主要研究热点。到目前为止,作为量子存储器最重要应用之一的量子中继单元也仅在冷原子系综体系内被实现。 在以往研究中,延长存储寿命和提高读出效率这两部分往往是分开进行的,使得存储寿命和读出效率这个两个主要指标没有得到同步提升。具体来讲,在以往实现长寿命量子存储的实验中,尽管存储寿命已经提升至毫秒量级以上,但读出效率却仅为20%左右;在实现高效量子存储的实验中,尽管读出效率已经提升至70%以上,但存储寿命却仅有几百纳秒到几微秒左右。仅单一性能指标较好的量子存储器无法满足量子中继及光学量子计算等的实际应用需求。 在提升存储寿命方面,潘建伟小组在2008年发现原子团内的随机运动带来的自旋波乱相构成了限制毫秒级量子存储的主要物理机制,并通过延长自旋波波长的方式,成功地提升存储寿命至1毫秒。在提升读出效率方面,相关研究结果表明,利用光腔增强的方式可以有效地提升读出效率。因此,如何将长寿命量子存储及腔增强量子存储这两部分的方法、技术相结合,是在冷原子系综体系内实现长寿命高效量子存储器的关键。 为了延长自旋波波长,需要采用共线读写的几何结构。为了区分前向散射与背向散射过程,需要采用环形腔共振技术。这两部分相结合带来的一个重要技术难题是:需要实现环形腔与四个模式的同时共振。潘建伟小组通过巧妙的方案设计,将这一四重共振的技术难题简化为双重共振,降低了实验难度,最终成功实现了3.2毫秒的存储寿命及73%的读出效率。该成果为目前国际上量子存储综合性能指标最好的实验结果。论文审稿人认为,该工作是“朝向可升级量子信息处理方向的重要研究成果”,“开启了利用多个原子系综研究复杂量子信息方案的大门”。 潘建伟小组从2005年开始在冷原子系综量子存储方面开展了系统研究,迄今为止已经在《自然》、《自然—物理学》、《自然—光子学》和《物理评论快报》四份国际著名学术期刊上发表高水平论文十余篇,是目前国际上在量子存储研究方面居于领先地位的几个主要研究小组之一。 论文链接

  • “量子反常霍尔效应”离诺贝尔物理奖有多近?

    我国科学家首次发现“量子反常霍尔效应”这一科研成果离诺贝尔物理奖有多近2013年04月11日 来源: 中国科技网 作者: 林莉君 李大庆 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130410/051365597244421_change_wtt3427_b.jpg量子反常霍尔效应的示意图,拓扑非平庸的能带结构产生具有手征性的边缘态,从而导致量子反常霍尔效应 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130410/051365597244437_change_wtt3428_b.jpg理论计算得到的磁性拓扑绝缘体多层膜的能带结构和相应的霍尔电导 “这个研究成果是从中国实验室里,第一次发表出来了诺贝尔物理奖级别的论文,这不仅是清华大学、中科院的喜事,也是整个国家发展中喜事。”4月10日,诺贝尔物理奖得主、清华大学高等研究院名誉院长杨振宁教授高度评价了我国科学家的重大发现——量子反常霍尔效应。 由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。美国《科学》杂志于3月14日在线发表这一研究成果。由于此前和量子霍尔效应有关的科研成果已经3获诺贝尔奖,学术界很多人士对这项“可能是量子霍尔效应家族最后一个重要成员”的研究给予了极高的关注和期望。那么什么是量子反常霍尔效应?对它的研究为什么引起世界各国科学家的兴趣?它的发现有什么重大意义? 重要性 突破摩尔定律瓶颈 加速推动信息技术革命进程 在认识量子反常霍尔效应之前,让我们先来了解一下量子霍尔效应。量子霍尔效应,于1980年被德国科学家发现,是整个凝聚态物理领域中重要、最基本的量子效应之一。它的应用前景非常广泛。 薛其坤院士举了个简单的例子:我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题。这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗。而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,让它们在各自的跑道上“一往无前”地前进。“这就好比一辆高级跑车,常态下是在拥挤的农贸市场上前进,而在量子霍尔效应下,则可以在‘各行其道、互不干扰’的高速路上前进。”薛其坤打了个形象的比喻。 然而,量子霍尔效应的产生需要非常强的磁场,“相当于外加10个计算机大的磁铁,这不但体积庞大,而且价格昂贵,不适合个人电脑和便携式计算机。”薛其坤说,而量子反常霍尔效应的美妙之处是不需要任何外加磁场,在零磁场中就可以实现量子霍尔态,更容易应用到人们日常所需的电子器件中。 自1988年开始,就不断有理论物理学家提出各种方案,然而在实验上没有取得任何进展。2006年, 美国斯坦福大学张首晟教授领导的理论组成功地预言了二维拓扑绝缘体中的量子自旋霍尔效应,并于2008年指出了在磁性掺杂的拓扑绝缘体中实现量子反常霍尔效应的新方向。2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系。这个方案引起了国际学术界的广泛关注。德国、美国、日本等有多个世界一流的研究组沿着这个思路在实验上寻找量子反常霍尔效应,但一直没有取得突破。 薛其坤团队经过近4年的研究,生长测量了1000多个样品。最终,他们利用分子束外延方法,生长出了高质量的Cr掺杂(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体磁性薄膜,并在极低温输运测量装置上成功观测到了量子反常霍尔效应。 “量子反常霍尔效应可在未来解决摩尔定律瓶颈问题,它发现或将带来下一次信息技术革命,我国科学家为国家争夺了这场信息革命中的战略制高点。”拓扑绝缘体领域的开创者之一、清华大学“千人计划”张首晟教授说。 创新性 让实验材料同时具备“速度、高度和灵巧度” 从美国物理学家霍尔丹于1988年提出可能存在不需要外磁场的量子霍尔效应,到我国科学家为这一预言画上完美句号,中间经过了20多年。课题组成员、中科院物理所副研究员何珂告诉记者:“量子反常霍尔效应实现非常困难,需要精准的材料设计、制备与调控。尽管多年来各国科学家提出几种不同的实现途径,但所需的材料和结构非常难以制备,因此在实验上进展缓慢。” “这就如同要求一个运动员同时具有刘翔的速度、姚明的高度和郭晶晶的灵巧度。在实际的材料中实现以上任何一点都具有相当大的难度,而要同时满足这三点对实验物理学家来讲是一个巨大的挑战。”课题组成员、清华大学王亚愚教授这样描述实验对材料要求的苛刻程度。 实验中,材料必须具有铁磁性从而存在反常霍尔效应;材料的能带结构必须具有拓扑特性从而具有导电的一维边缘态,即一维导电通道;材料的体内必须为绝缘态从而对导电没有任何贡献,只有一维边缘态参与导电。 2010年,课题组完成了对1纳米到6纳米(头发丝粗细的万分之一)厚度薄膜的生长和输运测量,得到了系统的结果,从而使得准二维超薄膜的生长测量成为可能。 2011年,课题组实现了对拓扑绝缘体能带结构的精密调控,使得其体材料成为真正的绝缘体,去除了其对输运性质的影响。 2012年初,课题组在准二维、体绝缘的拓扑绝缘体中实现了自发长程铁磁性,并利用外加栅极电压对其电子结构进行原位精密调控。 2012年10月,课题组终于发现在一定的外加栅极电压范围内,此材料在零磁场中的反常霍尔电阻达到了量子霍尔效应的特征值h/e2—25800欧姆——世界难题得以攻克。 课题组克服薄膜生长、磁性掺杂、门电压控制、低温输运测量等多道难关,一步一步实现了对拓扑绝缘体的电子结构、长程铁磁序以及能带拓扑结构的精密调控,最终为这一物理现象的实现画上了完美的句号。 “下一步我们主要的努力方向是全面测量材料在极低温下的电子结构和输运性质,寻找更好的材料体系,在更高的温度下实现这一效应。那时,也许我们能对其应用前景作更好的判断。”王亚愚告诉记者。 外界评说 这是凝聚态物理界一项里程碑式的工作 “实验成果出来以后,量子霍尔效应的发现者给我发了一封邮件。他写道:我深信拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应是科学王冠上的明星。”张首晟向记者展示了这封邮件。 《科学》杂志的一位审稿人说:“这项工作毫无疑问地证实了与普通量子霍尔效应不同来源的单通道边缘态的存在。我认为这是凝聚态物理学一项非常重要的成就。”另一位审稿人说:“这篇文章结束了多年来对无朗道能级的量子霍尔效应的探寻。这是一篇里程碑式的文章。” 延伸阅读 霍尔效应与反常霍尔效应 霍尔效应是美国物理学家霍尔于1879年发现的一个物理效应。在一个通有电流的导体中,如果施加一个垂直于电流方向的磁场,由于洛伦兹力的作用,电子的运动轨迹将产生偏转,从而在垂直于电流和磁场方向的导体两端产生电压,这个电磁输运现象就是著名的霍尔效应。产生的横向电压被称为霍尔电压,霍尔电压与施加的电流之比则被称为霍尔电阻。由于洛伦兹力的大小与磁场成正比,所以霍尔电阻也与磁场成线性变化关系。 1880年,霍尔在研究磁性金属的霍尔效应时发现,即使不加外磁场也可以观测到霍尔效应,这种零磁场中的霍尔效应就是反常霍尔效应。反常霍尔效应与普通的霍尔效应在本质上完全不同,因为这里不存在外磁场对电子的洛伦兹力而产生的运动轨道偏转。反常霍尔电导是由于材料本身的自发磁化而产生的,因此是一类新的重要物理效应。 量子霍尔效应的相关研究已3次获得诺贝尔奖 量子霍尔效应在凝聚态物理的研究中占据着极其重要的地位。它就像一个富矿,一代又一代科学家为之着迷和献身,他们的成就也多次获得诺贝尔物理奖。 1985年,诺贝尔物理奖颁给了德国科学家冯·克利青,他于1980年发现了整数量子霍尔效应。 1998年,诺贝尔物理奖颁给了美国科学家:美籍华人物理学家崔琦以及施特默、劳弗林。前两人于1982年发现了分数量子霍尔效应,而后者则对这一效应进一步给出了理论解释。 2010年,诺贝尔物理奖颁给了英国科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。他们俩在2005年发现了石墨烯中的半整数量子霍尔效应。 此外,量子化自旋霍尔效应于2007年被发现,2010年获得欧洲物理奖,2012年获得美国物理学会巴克利奖。(记者 林莉君 李大庆) 《科技日报》(2013-04-11

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    在采购[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]的时候 ,发现了塞曼扣背景上分为横向和纵向各家仪器厂商各说各的 主要采用横向: 耶拿 热电纵向塞曼: PE GBC有人说纵向塞曼是横向塞曼的下一代技术 主要就是可以不用偏正镜 所以可以提高效率 但是磁场强度下降横向塞曼使用偏正镜 所以磁场强度可以提高 大家讨论一下 到底哪个技术有优势

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