A Lake Shore Cryotronics M81-SSM DC, AC és reteszelt forrást és mérést kínál.
A mai mérési rendszerek nagyon gyorsan bonyolulttá válhatnak. A kutatás élvonalában dolgozó tudósoknak gyakran több különböző beszállítótól származó műszereket kell összeállítaniuk. Ez azért problémás, mert a vegyes beszállítói rendszereket nehéz lehet működtetni, és ez komolyan veszélyeztetheti a mérések pontosságát és megismételhetőségét.
A Lake Shore Cryotronics ezeket a bizonytalanságokat a MeasureReady M81-SSM (Synchronous Source and Measure) rendszerével orvosolta, amely lehetővé teszi akár három forrás és három mérőmodul egyidejű működtetését egyetlen központi vezérlőműszerrel. Az M81-SSM a Lake Shore szabadalmaztatott MeasureSync technológiáját használja annak biztosítására, hogy az összes csatlakoztatott forrás- és mérőmodul szinkronban frissüljön, és egymástól +/-10 ns-on belül mintavételezésre kerüljön 375 kHz-es mintavételezési frekvencián.
„Szándékosan egyesítjük a szinkron forrás- és mérési képességeket” – magyarázza Chuck Cimino, a Lake Shore vezető termékmenedzsere. "Ez lehetővé teszi egy közös pontossági hivatkozás használatát is a jellemzett mintára, és egyenletesen minimális zajszintet biztosít."
A cég központja Westerville-ben, Ohio államban található, és 56 éve fejleszt mérési és vezérlési megoldásokat. „Több szabadalmaztatott technológiánk van az M81-SSM-ben, amelyek nagymértékben lehetővé teszik a kiváló szinkronizálást, a vegyes DC és AC beszerzést és mérést, valamint simább/gyorsabb feszültségmérési tartományváltást” – teszi hozzá.
Az M81-SSM szívében egy vezérlőműszer áll, amely jelenleg négy különböző típusú forrás- és mérőmodult támogat: egy állandó feszültségű forrásmodul; egy szimmetrikus vagy differenciális állandó áramforrás modul; 1 TΩ-nál nagyobb bemeneti impedancia feszültségmérő modul; és egy nulla eltolású feszültség típusú árammérő modul beépített programozható egyenáramú előfeszítéssel. A Cimino szerint további alkalmazás-specifikus típusú modulokat fejlesztenek ki a rendszer képességeinek bővítésére.
Rendkívül alacsony zajszintű működés
Minden M81-SSM modul lineáris erősítő elektronikát tartalmaz, amelyet erősen szigetelt lineáris tápegységek táplálnak. A Cimino szerint az eredmény rendkívül alacsony zajszintű működés, amely felülmúlja a legjobb hagyományosan épített egydobozos forrás- és mérőműszereket, köztük számos általánosan használt lock-in erősítőt.
Az M81-SSM-et kezdettől fogva úgy tervezték, hogy a lehető legszélesebb körben lefedje a feszültség/áram jellemzési alkalmazásokat a lehető legalacsonyabb zaj mellett, valamint a leggyorsabb konfiguráció és beállítás a minták kriogén és/vagy nagy terepi kísérleti környezetben történő mérésére. A Lake Shore széleskörű tapasztalattal rendelkezik az anyagok és eszközök jellemzésében ezekben és más extrém környezetben, és teljes mértékben kihasználta a szabadalmaztatott jelkondicionálási és -mérési technológiákat, valamint a vállalat alkalmazási tudósainak szakértelmét az M81-SSM tervezésében.
Ez az alacsony teljesítményű és alacsony zajszintű jelképesség rendkívül hasznossá teszi az M81-SSM-et a mágneses térhatások mérésére különféle Hall-rúdszerkezetek és mágneses térérzékelők segítségével. Ezeket az eszközöket számos alkalmazásban használják, beleértve a spin transzport kísérleteket és a szupravezető anyagok vizsgálatát kriogén hőmérsékleten. Amellett, hogy nagyon alacsony hőmérsékleten végez méréseket, miközben minimálisra csökkenti az önmelegedést, az M81-SSM képes jellemezni az anyagokat szobai és nagyon magas hőmérsékletű környezetben is, elkerülve a hőeltolódást a váltóáramú beszerzésen keresztül a bezárás érzékelésével.
Az M81-SSM differenciáláramforrás és feszültségmérő modul kombinációjával nagyon hatékonyan lehet elvégezni a Hall bar méréseket, amelyekkel egy minta elektromos ellenállásának nagyon precíz mérését végezzük. Az általános négyvezetékes ellenállásmérési alkalmazások is profitálnak ezekből az alacsony zajszintű, kis teljesítményű, teljesen differenciálisan csatlakoztatott modulokból.
Az M81-SSM moduláris jellege, valamint a modulok azon képessége, hogy könnyen válthassanak az AC (100 kHz-ig), az egyenáramú és a lock-in érzékelési módok között, nagy rugalmasságot biztosítanak a felhasználóknak a mérések típusaiban, amelyeket anélkül lehet elvégezni, a dedikált DC és AC műszerek módosítása. Ez a modularitás és rugalmasság azt is jelenti, hogy az M81-SSM több eszköz azonos körülmények között történő tesztelésére is használható, így konzisztens eredményeket lehet elérni.
A VM-10 feszültségmérő modul alacsony nanovoltos tartományból 10 V-ig képes érzékelni jeleket. Egyenáramtól 100 kHz-ig működik, és képes érzékelni az amplitúdót, fázist és harmonikusokat. A CM-10 árammérő modul femtoampertől 100 mA tartományig képes érzékelni az áramokat. Az árammérések DC-től 100 kHz-ig végezhetők, és magukban foglalják az amplitúdó-, fázis- és harmonikus érzékelést.
A BCS-10 szimmetrikus áramforrás modul 100 fA-tól 100 mA-ig programozható DC-től 100 kHz szinuszos kimenetig, míg a VS-10 feszültségforrás modul 1 µV DC/100 nV AC programozható feszültséget biztosít ± 10 V DC-ig. 100 kHz szinuszos kimenetig.
A vezérlőműszer számos digitális csatlakozást kínál, beleértve az USB-t, GPIB-t és Ethernetet, valamint külső referenciaforrásokkal vagy detektorokkal való interfészt. A vezérlő és a modulok kompakt asztali műszerek, amelyek rack-be is szerelhetők.
Szinkronizálás és integráció
A magas fokú szinkronizálásnak és a beszerzési és mérési képességek integrációjának köszönhetően az M81-SSM csökkentheti a különálló műszerek számát, sok esetben csak az M81-SSM rendszerre, amelyek a precíziós mérésekhez szükségesek. Az integráció ezen szintje minimálisra csökkenti a különálló források, mérőműszerek és minták csatlakoztatására jellemzően használt kábelek számát és hosszát. Ezzel az integrációval elkerülhető a parazita hatások – például szivárgás, zaj, ellenállás és reaktancia – megjelenése, amelyek mindegyike jelentősen ronthatja a mérési eredményeket.
A távoli modulok szabványos 2 m-es zajvédő táp- és jelkábelekkel csatlakoznak a fő műszerhez, amely opcionálisan 6 m-re meghosszabbítható a műszer és bármelyik modul között. Ez azt jelenti, hogy a modulok nagyon közel helyezhetők el a mérés helyéhez, például egy kriogén szonda állomáson. „A játék neve alacsony szintű méréseknél a jelszintű kábelek hosszának minimalizálása” – mondja Cimino. „Az M81-SSM-mel az erősítő modulokat közvetlenül a minta mellé helyezheti, ha szükséges.”
A rendszer moduláris jellege azt jelenti, hogy a konfigurációk széles skálája hozható létre a csatlakoztatott modulok egyszerű cseréjével. Ez rendkívül rugalmas rendszerré teszi az M81-SSM-et, és teljesítménye kiszámíthatóbb, mint a több különálló műszerből és különböző gyártóktól származó műszerekből felépített beállítások. Ezenkívül a teljes rendszert egyetlen beszállító támogatja, így az ügyfélszolgálat és a technikai segítségnyújtás egyszerűbbé és áramvonalasabbá válik.
Az M81-SSM szabadalmaztatott analóg rendszert használ a jelek továbbítására a vezérlő és moduljai között. A Cimino elmagyarázza, hogy ez távol tartja a zajos digitális áramköröket a modulok érzékeny analóg áramköreitől. Ez minimálisra csökkenti a földelési hibákat és biztosítja az összes modul szoros szinkronizálását.
Dedikált ADC-k és DAC-k
A legfeljebb három csatlakoztatott mérőmodul jeleit a vezérlőben a dedikált analóg-digitális (ADC) átalakítók digitalizálják. A legfeljebb három forrásmodul kimeneti jeleit a vezérlő határozza meg a dedikált digitális-analóg átalakítók (DAC) segítségével.
Az ADC-ket és a DAC-okat egy megosztott MeasureSync órajel felfutó éle indítja el. A MeasureSync a Lake Shore szabadalmaztatás alatt álló jelszinkronizációs rendszere, amely közös 375 kHz-es órajelet használ az összes modul frissítéséhez és olvasásához – lehetővé téve a folyamatos adatmintavételezést minden csatlakoztatott csatornán a tipikus multiplexelt többcsatornás alternatívák helyett.
A mintavételezési óraélek közötti hézagok alatt a vezérlő beolvassa az ADC adatokat, és a DAC-ok beállítják a következő kimeneti értékeket. Az eredmény akár hat csatlakoztatott erősítőcsatorna teljes szinkronizálása és folyamatos mintavételezése – ami azt jelenti, hogy párhuzamosan több szinkronmérés is elvégezhető. Mindegyik csatorna beállítható úgy, hogy AC, DC vagy lock-in méréseket végezzen. A nyers minták gyűjtése és feldolgozása 375 kilominta/másodperc (kSa/s) sebességgel történik, és az elkészült méréseket LAN-on, USB-n vagy GPIB-n keresztül továbbítják a gazdaszámítógépre, legfeljebb 5 3 rekord/másodperc sebességgel vagy aggregált sebességgel 15 mérési csatornán, XNUMX XNUMX mérésenként. második.
Ez a nagyfokú szinkronizálás a forrás és a mérés között azt jelenti, hogy az M81-SSM segítségével olyan lock-in méréseket lehet végezni, amelyek nagyon gyenge jeleket tudnak kiemelni a zajos háttérből. Ez jelentős előnyt jelent a felhasználók számára, mivel a reteszeléses méréseket általában egy dedikált, csak váltakozóáramú mérésekre alkalmas rögzítő erősítővel végzik.
Zárás gombnyomással
„Néhány érdeklődő ügyfélnek bemutattam az M81-SSM fő képességeit, és azt kérdezik: „Hol van a lock-in erősítő?” – mondja Cimino. „Kezdetben csak a kompakt modulokat és a vezérlőelemeket látják, és el kell magyaráznom, hogy a zárolás digitálisan valósul meg. „Ez egy gombnyomásra való bezárás” – ez a lelkes válasz, amelyet több potenciális felhasználótól kaptam.
Cimino hozzáteszi, hogy a kezdők és a szakértők egyaránt értékelik, hogy a Lake Shore milyen egyszerűen és intuitív módon konfigurálta a felhasználói felületet. A spektrum szakértő felhasználói végén Cimino azt mondja, hogy „egy M81-SSM-felhasználó a Python-illesztőprogramunkat alkalmazta csoportja illesztőprogram-szabványaként az összes berendezésében. Egyszerűen tetszett neki, ahogy a Python-illesztőprogramunkban elvonatkoztattuk az M81-SSM vezérlőket.”
„Vagy ha egyáltalán nem szeretne programozni, a MeasureLINK szoftverünk lehetővé teszi, hogy egyszerűen áthúzza a magas szintű forrás- és mérési parancsokat az adatok streameléséhez vagy a hosszú távú teszteléshez” – mondja Cimino. "Ha manipulálni szeretne egy mágneses mezőt vagy a minta hőmérsékletét elektromos mérések végzése közben, azt programozás nélkül is megteheti."
A Cimino az M81-SSM felhasználói felületét „felfedezhetőnek” írja le, és bármely okostelefon-felhasználó (vagyis „mindenki”) kényelmesen használhatná. „Minden modul megjelenik a felületen, és ha rákattint egy modulra, megjelenik egy virtuális előlap az adott hangszerhez” – magyarázza. Az interfész alapértelmezett beállításai megfelelnek a legáltalánosabb méréseknek, de a felhasználók könnyedén navigálhatnak a felületen, hogy az M81-SSM-et készségszintjüknek és mérési követelményeiknek megfelelő módon vezéreljék. A Lake Shore a kezdő és a tapasztalt felhasználók számára egyaránt támogatást nyújt PhD szintű alkalmazásmérnökeiből.
"Az M81-SSM a Lake Shore mérnöki és alkalmazási csapatai által végzett öt év kemény munkájának eredménye" - mondja Cimino, hozzátéve, hogy a felhasználói közösség pozitív visszajelzései azt sugallják, hogy megérte az erőfeszítést.
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://physicsworld.com/a/synchronous-source-and-measure-system-takes-a-modular-approach-to-low-level-measurement/