極低溫超高壓物性測量-六面砧實驗站主要開展高靜水壓下的精確物性測量和物態(tài)調(diào)控研究。該實驗站采用獨特的能產(chǎn)生最高15 GPa靜水壓的微型六面砧壓腔,聯(lián)合定制型低溫恒溫器和超導磁體,為用戶提供高靜水壓、極低溫和強磁場等綜合極端條件下的電輸運、磁化率、交流比熱等物性測量,并可根據(jù)研究需求聯(lián)合研發(fā)新的測試技術。該實驗站提供兩套與六面砧壓腔配套使用的低溫恒溫器和超導磁體系統(tǒng):(1)He4制冷機和9 T磁體單元,用于1.5-300 K、0-9 T的高壓物性測量;(2)稀釋制冷機和12 T磁體單元,用于~0.02-30 K、0-12 T條件下的高壓物性測量。六面砧壓腔采用三軸加壓方式并且樣品浸泡在液體傳壓介質(zhì)中,最大程度保證壓力的各向同性和均勻性,有利于獲得待測樣品的本征壓力效應和物態(tài)演變規(guī)律。
? ? ? 1. 該實驗站采用獨特的微型六面砧壓腔產(chǎn)生高靜水壓環(huán)境。其工作原理是通過驅(qū)動六個壓砧從三個正交方向同步擠壓中心的立方密封塊來產(chǎn)生高壓,待測樣品放置在密封塊中心充滿液體傳壓介質(zhì)的Teflon膠囊中。這種三軸加壓方式和液體傳壓介質(zhì)能最大程度保證壓力的各向同性和均勻性,從而有利于獲得待測樣品的本征壓力效應和物態(tài)演變規(guī)律。壓砧頂部方形砧面的邊長有4 mm和2.5 mm兩種尺寸,分別可以產(chǎn)生最高8 GPa和15 GPa的靜水壓,對應Teflon膠囊內(nèi)的樣品空間分別為f1.5*1.8 mm3和f1.0*1.8 mm3。根據(jù)研究需求,可以選取4 mm或2.5 mm壓砧的六面砧壓腔。
? ? ? 2. 為了滿足不同溫度和磁場條件下的高壓研究需求,該實驗站將上述微型六面砧壓腔與兩套低溫恒溫器和超導磁體系統(tǒng)配合使用:(1)He4制冷機和9 T磁體單元,(2)稀釋制冷機和12 T磁體單元,分別可以用于1.5-300 K、0-9 T和~0.02-30 K、0-12 T條件下的高壓物性測量。前者采用液氦恒溫器和外置干式9 T超導磁體,可以實現(xiàn)常規(guī)的快速變溫物性測試,單次升降溫實驗需要約24小時。后者采用底部裝樣的大功率無液氦稀釋制冷機和內(nèi)置12 T超導磁體,能夠?qū)崿F(xiàn)極低溫高壓物性測試,單次降溫實驗需要約96小時。
? ? ? 3. 除了能提供大范圍的靜水壓外,六面砧壓腔的另外一個優(yōu)勢是具有較大的樣品空間(>1 mm3),因此可以滿足很多高壓原位物性測量的需求。該實驗站能提供的高壓物性測試包括:電阻、磁阻、霍爾效應、磁化率、交流比熱和介電常數(shù)等。鑒于六面砧壓腔具有大樣品空間的特點,我們還可以根據(jù)研究需求聯(lián)合研發(fā)新的測試技術,例如高壓核磁共振測量等。
楊老師,?郵箱:ptyang@iphy.ac.cn