Lake Shore Cryotronicsin M81-SSM tarjoaa DC-, AC- ja lukituslähteen ja mittauksen.
Nykypäivän mittausjärjestelmät voivat monimutkaistua hyvin nopeasti. Tutkimuksen kärjessä työskentelevien tutkijoiden on usein mukulattava yhteen useiden eri toimittajien instrumentit. Tämä on ongelmallista, koska sekatoimittajajärjestelmiä voi olla vaikea käyttää ja tämä voi vakavasti vaarantaa suoritettavien mittausten tarkkuuden ja toistettavuuden.
Lake Shore Cryotronics on ratkaissut nämä epävarmuustekijät MeasureReady M81-SSM (Synchronous Source and Measure) -järjestelmällä, joka mahdollistaa jopa kolmen lähde- ja kolmen mittausmoduulin samanaikaisen käytön yhdellä keskusohjauslaitteella. M81-SSM käyttää Lake Shoren omaa MeasureSync-tekniikkaa varmistaakseen, että kaikki liitetyt lähde- ja mittausmoduulit päivitetään synkronisesti ja näytteistetään hyvin +/-10 ns etäisyydellä toisistaan 375 kHz:n näytteenottotaajuudella.
"Yhdisimme tarkoituksella synkroniset lähde- ja mittausominaisuudet", selittää Chuck Cimino, joka on Lake Shoren vanhempi tuotepäällikkö. "Tämä mahdollistaa myös yhteisen tarkkuusviittauksen käytön karakterisoitavassa näytteessä ja varmistaa jatkuvasti minimaalisen melun."
Yrityksen pääkonttori sijaitsee Westervillessä, Ohiossa, ja se on kehittänyt mittaus- ja ohjausratkaisuja 56 vuoden ajan. "Meillä on M81-SSM:ssä useita patentoituja tekniikoita, jotka mahdollistavat erinomaisen synkronoinnin, DC- ja AC-lähteen ja -mittauksen sekä tasaisemman/nopeamman jännitteen mittausalueen muuttamisen", hän lisää.
M81-SSM:n ytimessä on ohjainlaite, joka tukee tällä hetkellä neljää erilaista lähde- ja mittausmoduulia: vakiojännitelähdemoduuli; tasapainotetun tai differentiaalisen vakiovirtalähdemoduulin; suurempi kuin 1 TΩ tuloimpedanssin jännitteen mittausmoduuli; ja nolla-offset-jännitetyyppinen virranmittausmoduuli, jossa on sisäänrakennettu ohjelmoitava DC-bias. Cimino kertoo, että sovelluskohtaisia moduuleita kehitetään lisäämään järjestelmän ominaisuuksia.
Erittäin hiljainen toiminta
Kaikki M81-SSM-moduulit sisältävät lineaarisen vahvistinelektroniikan, joka saa virtansa erittäin eristetyistä lineaarisista virtalähteistä. Cimino sanoo, että tuloksena on erittäin hiljainen toiminta, joka ylittää monet parhaat perinteisesti rakennetut yksikoteloiset lähde- ja mittalaitteet, mukaan lukien useat yleisesti käytetyt lukitusvahvistimet.
M81-SSM suunniteltiin alusta alkaen kattamaan mahdollisimman laajan valikoiman jännitteen ja virran karakterisointisovelluksia pienimmällä mahdollisella melulla ja nopeimmalla konfiguraatiolla ja asennuksella näytteiden mittaamiseen kryogeenisissa ja/tai korkean kentän koeympäristöissä. Lake Shorella on laaja kokemus materiaalien ja laitteiden karakterisoinnista näissä ja muissa äärimmäisissä ympäristöissä, ja se on myös hyödyntänyt täysin omaa signaalinkäsittely- ja mittausteknologiaa sekä yrityksen sovellustutkijoiden asiantuntemusta M81-SSM:n suunnittelussa.
Tämä pienitehoinen ja hiljainen signaaliominaisuus tekee M81-SSM:stä erittäin hyödyllisen magneettikentän vaikutusten mittaamiseen käyttämällä erilaisia Hall bar -rakenteita ja magneettikenttäantureita. Näitä laitteita käytetään useissa sovelluksissa, mukaan lukien spin-kuljetuskokeet ja suprajohtavien materiaalien tutkimukset kryogeenisissä lämpötiloissa. Sen lisäksi, että M81-SSM tekee mittauksia erittäin matalissa lämpötiloissa minimoimalla itsekuumenemisen, se pystyy myös karakterisoimaan materiaaleja huoneessa ja erittäin korkeissa lämpötiloissa välttäen lämpöpoikkeamat AC-lähteen ja lukituksen havaitsemisen avulla.
Hall bar mittaukset, joilla tehdään erittäin tarkkoja mittauksia näytteen sähkövastuksesta, voidaan tehdä erittäin tehokkaasti käyttämällä M81-SSM:n differentiaalivirtalähteen ja jännitteen mittausmoduulin yhdistelmää. Yleiset nelijohdinresistanssimittaussovellukset hyötyvät myös näistä hiljaisista, pienitehoisista täysin differentiaalisesti kytketyistä moduuleista.
M81-SSM:n modulaarinen luonne ja moduulien kyky vaihtaa helposti AC- (jopa 100 kHz), DC- ja lukitusilmaisutilojen välillä antavat käyttäjille suuren joustavuuden mittaustyypeissä, jotka voidaan tehdä ilman vaihtoa tai välillä. vain DC- ja AC-instrumenttien muokkaaminen. Tämä modulaarisuus ja joustavuus tarkoittaa myös sitä, että M81-SSM:ää voidaan käyttää useiden laitteiden testaamiseen identtisissä olosuhteissa johdonmukaisten tulosten saamiseksi.
VM-10 jännitteenmittausmoduuli pystyy havaitsemaan signaaleja pieneltä nanovolttialueelta aina 10 V:iin asti. Se toimii DC:stä 100 kHz:iin asti ja pystyy havaitsemaan amplitudin, vaiheen ja harmoniset. CM-10-virranmittausmoduuli pystyy havaitsemaan virrat femtoampeerista 100 mA:iin. Virtamittaukset voidaan tehdä DC:stä 100 kHz:iin, ja ne sisältävät amplitudin, vaiheen ja harmonisen ilmaisun.
BCS-10 balansoitu virtalähdemoduuli on ohjelmoitavissa 100 fA:sta 100 mA:iin DC:stä 100 kHz sinimuotoiseen lähtöön, kun taas VS-10 jännitelähdemoduuli tarjoaa ohjelmoitavia jännitteitä 1 µV DC/100 nV AC aina ± 10 V DC:llä. 100 kHz sinimuotoiseen ulostuloon.
Ohjainlaite tarjoaa valikoiman digitaalisia liitäntöjä, mukaan lukien USB, GPIB ja Ethernet, sekä liitännät ulkoisiin referenssilähteisiin tai ilmaisimiin. Ohjain ja moduulit ovat kompakteja pöytälaitteita, jotka voidaan asentaa myös telineeseen.
Synkronointi ja integrointi
Korkean synkronoinnin ja hankinta- ja mittausominaisuuksien integroinnin ansiosta M81-SSM voi vähentää erillisten instrumenttien määrää, monissa tapauksissa vain M81-SSM-järjestelmään, joita tarvitaan tarkkuusmittausten tekemiseen. Tämä integrointitaso minimoi myös erillisten lähteiden, mittauslaitteiden ja näytteiden yhdistämiseen tyypillisesti käytettävien kaapelien määrän ja pituuden. Tällä integraatiolla vältytään loisvaikutuksilta – kuten vuoto, melu, vastus ja reaktanssi – jotka kaikki voivat heikentää mittauksia merkittävästi.
Kaukosäädinmoduulit on kytketty pääinstrumenttiin tavallisilla 2 m:n meluimmuuniteho- ja signaalikaapeleilla, jotka voidaan valinnaisesti pidentää 6 metriin instrumentin ja minkä tahansa moduulin välillä. Tämä tarkoittaa, että moduulit voidaan sijoittaa hyvin lähelle mittauspaikkaa, kuten kryogeeniseen koetinasemaan. "Pelin nimi matalan tason mittauksissa on minimoida signaalitasokaapeleiden pituus", Cimino sanoo. "M81-SSM:llä voit halutessaan laittaa vahvistinmoduulit näytteen viereen."
Järjestelmän modulaarinen luonne tarkoittaa, että monenlaisia konfiguraatioita voidaan luoda yksinkertaisesti vaihtamalla yhdistettyjä moduuleja. Tämä tekee M81-SSM:stä erittäin joustavan järjestelmän, ja sen suorituskyky on ennakoitavampi kuin useista erillisistä instrumenteista ja eri valmistajien instrumenteista rakennetut kokoonpanot. Lisäksi koko järjestelmää tukee yksi toimittaja, mikä tekee asiakaspalvelusta ja teknisestä avusta yksinkertaisempaa ja virtaviivaisempaa.
M81-SSM käyttää patentoitua analogista järjestelmää signaalien välittämiseen ohjaimen ja sen moduulien välillä. Cimino selittää, että tämä pitää meluisat digitaalipiirit kaukana moduulien herkistä analogisista piireistä. Tämä myös minimoi maadoitusvirheet ja varmistaa kaikkien moduulien tiukan synkronoinnin.
Dedikoidut ADC:t ja DAC:t
Jopa kolmen liitetyn mittausmoduulin signaalit digitoidaan säätimessä erityisillä analogia-digitaalimuuntimilla (ADC). Ohjain määrittää enintään kolmen lähdemoduulin lähtösignaalit erityisillä digitaali-analogimuuntimilla (DAC).
ADC:t ja DAC:t laukaisevat jaetun MeasureSync-kellosignaalin nousevan reunan. MeasureSync on Lake Shoren patentoitava signaalin synkronointijärjestelmä, joka käyttää yhteistä 375 kHz:n kellosignaalia kaikkien moduulien päivittämiseen ja lukemiseen – mahdollistaen jatkuvan datanäytteenoton jokaisella liitetyllä kanavalla tyypillisten multipleksoitujen monikanavavaihtoehtojen sijaan.
Näytteenottokellon reunojen välisten aukkojen aikana ohjain lukee ADC-dataa ja DAC:t asetetaan antamaan seuraavat lähtöarvot. Tuloksena on jopa kuuden yhdistetyn vahvistinkanavan täydellinen synkronointi ja jatkuva näytteenotto – mikä tarkoittaa, että useita synkronoituja mittauksia voidaan tehdä rinnakkain. Jokainen kanava voidaan asettaa suorittamaan AC-, DC- tai lukitusmittauksia. Raakanäytteet kerätään ja käsitellään nopeudella 375 kilonäytettä sekunnissa (kSa/s) ja valmiit mittaukset lähetetään LAN:n, USB:n tai GPIB:n kautta isäntätietokoneeseen jopa 5 3 tietuetta sekunnissa tai aggregaattinopeudella 15 mittauskanavalle XNUMX XNUMX mittausta kohden. toinen.
Tämä korkea synkronointiaste lähteen ja mittauksen välillä tarkoittaa, että M81-SSM:llä voidaan tehdä lukitusmittauksia, jotka voivat erottaa erittäin heikkoja signaaleja kohinaisista taustoista. Tämä on merkittävä etu käyttäjille, koska lukitusmittaukset tehdään yleensä käyttämällä erillistä AC-mittauksille tarkoitettua lukitusvahvistinlaitetta.
Lukitus napin painalluksella
"Olen esitellyt joillekin kiinnostuneille asiakkaille M81-SSM:n pääominaisuuksia, ja he kysyvät "niin missä on lukittava vahvistin?", Cimino sanoo. ”Aluksi he näkevät vain kompaktit moduulit ja ohjainelementit, ja minun on selitettävä, että lukitus on toteutettu digitaalisesti. "Se on lukitus napin painalluksella" on innostunut vastaus, jonka sain useilta mahdollisilta käyttäjiltä.
Cimino lisää, että niin aloittelijat kuin asiantuntijat arvostavat sitä, miten yksinkertaisesti ja intuitiivisesti Lake Shore on konfiguroinut käyttöliittymän. Asiantuntevan käyttäjän päässä Cimino sanoo, että "yksi M81-SSM-käyttäjä on ottanut Python-ajurimme ryhmänsä ohjainstandardiksi kaikissa laitteissaan. Hän vain piti tavasta, jolla abstraktistimme Python-ohjaimen M81-SSM-ohjaimet."
"Tai jos et halua ohjelmoida ollenkaan, MeasureLINK-ohjelmistomme avulla voit vain vetää ja pudottaa korkean tason lähde- ja mittauskomentoja tietojen suoratoistoon tai pitkäaikaisten testausten tekemiseen", Cimino sanoo. "Jos haluat manipuloida magneettikenttää tai näytteen lämpötilaa samalla kun teet sähköisiä mittauksia, voit tehdä sen ilman ohjelmointia."
Cimino kuvailee M81-SSM:n käyttöliittymää "löydettäväksi" ja että kuka tahansa älypuhelimen käyttäjä (eli "kaikki") olisi mukava käyttää sitä. "Jokainen moduuli on edustettuna käyttöliittymässä, ja kun napsautat moduulia, näet kyseisen instrumentin virtuaalisen etupaneelin", hän selittää. Käyttöliittymän oletusasetukset vastaavat yleisimpiä mittauksia, mutta käyttäjät voivat myös helposti navigoida käyttöliittymässä ohjatakseen M81-SSM:ää taitotasoaan ja mittausvaatimuksiaan vastaavalla tavalla. Ja niin aloitteleville kuin kokeneillekin käyttäjille, Lake Shore tarjoaa tukea PhD-tason sovellusinsinöörien tiimiltä.
"M81-SSM on Lake Shoren suunnittelu- ja sovellustiimien viiden vuoden todella kovan työn tulos", Cimino sanoo ja lisää, että käyttäjäyhteisön positiiviset vastaukset viittaavat siihen, että se oli vaivan arvoista.
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
- PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
- Lähde: https://physicsworld.com/a/synchronous-source-and-measure-system-takes-a-modular-approach-to-low-level-measurement/