多用途稀释制冷机KelvinoxMX采取了独特的模块化设计,将冷却平台从实验服务组件中分离出来,模块化设计提供了如下优势:

  • 根据用户需求可以方便地改变系统的实验设计以及热力学性能。
  • 仅仅需要相当少的周转时间,多个用户便可以完成不同设计方案的实验。
  • 并没有更换整个制冷机,而是通过选用不同的实验插杆,从而实现不同的实验应用。
  • 易于检错维护:可轻松测试绕线和设置
  • 全自动化:所有插件都包含自动气路控制系统(KelvinoxIGH),可以实现自动降温

KelvinoxMX 稀释制冷机模块化的设计提供了非常好的灵活性。选择下方板块了解更多系统选项。

该产品由美国专利(No.6758059)保护

配置参数

型号 MX100 MX400
最低温度 ≤ 15 mK ≤ 7 mK
最低温度时温度稳定性 ± 1 mK ± 1 mK
最高温度 1 K 1 K
连续操作 标准 标准
样品环境 真空 真空
制冷功率 (100 mK) ≥ 100 µW ≥ 400 µW
制冷功率 (120 mK) ≥ 140 µW ≥ 580 µW
滑动密封 标配 标配
3He/4He 混合气 可选 * 可选 *

* 我们可提供3He/4He混合气,用户也可以使用自己的混合气。

组件选项

KelvinoxMX系统由三个主要部件构成:

  • 主插杆: 提供一个 50 mm 直入孔, 可以搭配一系列实验插杆。 1.5 K 平台制冷由重新设计的1 K 冷凝器实现,连续流动氦四液体通过该冷凝器可以实现最小的震颤噪声。滑动密封换样可以实现快速实验周转时间,简易更换稀释制冷机插杆并最小化液氦损失。
  • 稀释制冷单元: 一共三个型号,依据制冷功率不同,MX100 - 提供 100 µW, MX250 - 提供 250 µW and MX400 - 提供 400 µW.
  • 实验插杆:
    基础插杆
    - 使用 6 mm 直入孔到内真空腔(IVC)里面
    高频 - 使用半刚性电缆及柔性同轴缆线,是理想的高频(<20GHz)应用的样品杆,同时可以搭配24根线进入混合室。
    旋转杆: 此插杆与高频插杆类似,此外还安装有手动或自动旋转样品台
    通用型: 该插杆是客户定制型的理想基础。实验通路可以通过15 mm 直径的通路接入混合腔以及 3 x 8 mm 直径的通路接入 IVC. 室温端是NM25/16的法兰。
    Dipper: 该选项可以适配通用样品杆,使得其可以不在KelvinoxMX制冷机中使用,通过直接浸没在传输杜瓦或者Integra™系统杜瓦中的液氦中独立地冷却。

使用KelvinoxIGH智能气路循环系统实现稀释制冷机设备运转全自动化运行:

所有系统标配KelvinoxIGH 全自动气路循环系统,包含全新控制软件以及LabView™驱动程序。

可选项:

  • EX100 : 普通实验插杆
  • EX200 : 高频实验插杆
  • EX300 : 手动旋转器实验插杆
  • EX310 : 自动旋转器实验插杆
  • EX400 : 多用途实验插杆
  • LE100 : LECSH 低涡旋电流样品架
  • CS100 : ROTH1, 30 点标定的 RuO2 温度传感器(可达 50 mK)
  • CS200 : ROTH2, 普通标定的 RuO2 温度传感器
  • RB100 : AVS47 电阻电桥,具有射频滤波、电缆以及IEEE接口
  • TS530 : 适用于AVS47 的电阻电桥的温度控制器
  • IPC : Isobus/Picobus 转换器
  • VB100 : Bucket IVC for EX400 insert
  • VM100 : Magnet IVC for EX400 insert
  • VS100 : Adapter baffle for EX400 insert
  • VI100 : ISO-K adapter for EX400 insert
  • HTC : 氦冷阱
  • 输液管
  • HE3F : 3He 流量计
  • BK100 : Bucket IVC
  • VIN : 真空阀门

如何解决液氦运行费用:

KelvinoxMX 稀释制冷机系列与IntegraAC, 液氦自冷凝液氦杜瓦相匹配。

此系列产品可以显著减少液氦消耗,将挥发出的氦气重新冷凝回杜瓦中。这将限制减少添加液氦的频率,低温系统可以在实验暂停情况下持续保持冷的状态,方便了实验日程的安排。

 

操作方式

稀释制冷过程

当氦3氦4混合气冷却到870mK以下时,开始分离成两相。较轻的是富含氦3的凝聚相,较重的是富含氦4的稀释相。氦3在两种相中的浓度依赖于温度。由于氦3在两种相中的焓是不同的,通过从凝聚相中向稀释相蒸发氦3,可以得到制冷效果。

如果使凝聚相和稀释相的分离,并且在混合室中形成相分界面,则在此处可以发生制冷过程。

为了获得持续的制冷过程,需要使氦3连续地通过相分界面。如果将和混合室相连的蒸馏室中稀释相温度升高到大概700 mK,在这个温度下,氦3的蒸汽压要比氦4大两个数量级,那么氦3能够被使用室温环境中的机械泵,或者吸附泵优先抽取到,由此可以得到连续的氦3通过相分界面的流动,形成制冷功率。被泵抽走的氦3重新回到系统中,通过1K池冷凝,蒸馏室预冷,在连续热交换器中和来自混合室的退出气流进行热交换,进一步冷却至150mK,然后一系列的银烧结阶梯热交换器,从100mK到冷却到20mK,并最终重新进入混合腔,开始新的制冷循环。

为了防止热辐射影响制冷平台,稀释单元和1K池位于真空中,同时由辐射屏隔开了环绕着热交换器和混合室的下面样品空间的蒸馏室和100mK冷盘。

通过适当的设计,可以利用稀释制冷机得到低于5mK的温度。

KelvinoxMX的设计允许稀释制冷机中制冷剂循环和实验引线分开。在室温下,实验插杆可以通过主插杆上一个50mm端口的相互交换。一旦实验插杆和主插杆对准连在一起,便可利用热带扣将二者紧密连接起来。这些热带扣设计使得易于使用,同时保证最优的热连接。实验插杆和主插杆之间上部利用O圈密封,而IVC法兰处使用铟密封。这样整个系统可以作为完整的稀释制冷机来冷却降温了。

应用领域

科研领域

应用

实验技术

半导体 量子霍尔效应
量子点
单电子隧穿
量子计算
磁阻测量
霍尔效应
RF 输运
高频电导
固体物理 重费米子体系
金属绝缘体相变
自旋玻璃
介观体系
巨磁阻
比热
DeHaas-van Alphen Oscillations
Solid state NMR
电阻
磁阻
中子散射
超导 Low Tc 超导体
量子计算
约瑟夫森结
Flux vortices
Quantum initial phenomena
电阻
扫描电镜(STM/AFM)
Squids
交流磁化率
天体学和宇宙学 低温探测器 超导隧道结
锗辐射热测定器
电热测量
偏压测量
低能光子探测
计量标准 量子霍尔效应
电压标准
电流标准
磁阻测量
DC & AC 低频输运和磁性测量
单电子隧穿

 

下载和更多信息

 

下载 Kelvinox 系列产品手册 请点击这里

下载 Kelvinox 配置参数表格 请点击这里

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