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Optischer Kryostat mit geschlossenem Kreislauf mit gekühltem Breadboard

Cryostation s200 (Nanoscale Workstation) von Montana Instruments
Die Cryostation s200 (Nanoscale Workstation) bietet eine umfassende Plattform mit gekühltem Breadboard für die Konfiguration Ihrer Experimente. Das gekühlte Breadboard bietet die Möglichkeit, die Probe direkt auf der gekühlten Plattform mit unterschiedlichen Tastköpfen, Nanopositionierelementen und optischen Systemen zu kombinieren. So wird die Kälteplattform ganz einfach zu einer Erweiterung des optischen Tischs. Sieben radiale und ein oben liegendes Sichtfenster ermöglichen den optischen Zugang zum Experiment. Das obere Sichtfenster kann für eine Bildgebung mit niedrigem Arbeitsabstand konfiguriert werden. Ein flexibles und geräumiges Design erlaubt die Integration unterschiedlicher elektrischer RF- und DC-, faseroptischer sowie Gasleitungsanschlüsse und bietet eine thermische Isolation für einen einfachen Einsatz und hohe Leistungsfähigkeit.Eigenschaften
  • Integration von Komponenten auf austauschbaren, gekühlten Breadboards
  • Basistemperatur 4,3 K bei 20 mK Temperaturstabilität
  • Breadboard mit 12,5 mm-Raster
  • 7 Klemmen für thermische Verankerung von Durchführungen
  • Kompatibel mit den Fensteroptionen und Probenhaltern der Cryostation

Weitere Informationen

Das Experiment kann bei offenem und frei zugänglichem Probenraum in der Nanoscale Workstation aufgebaut werden. Auch Messungen bei Raumtemperatur können durchgeführt werden während der Probenraum offen ist. Für Arbeiten bei tieferen oder höheren Temperaturen kann ein Strahlungs- und Vakuumschild eingesetzt werden, ohne dass dabei die Probe berührt wird. Der Probenhalter des Kryostaten besteht aus speziellen faserverstärkten Werkstoffen und einer Probenplattform, die maximale Festigkeit gewährleistet und thermische Kontraktion ausgleicht. Dies gewährleistet eine steife Verbindung zum optischen Tisch mit sehr niedrigem oder gar keinem Drift bei jedem neuen Sollwert. Der Kryostat bietet sowohl tiefe Temperaturen als auch niedrige Schwingungen. Die Peak-to-Peak-Schwingungsamplituden betragen weniger als 15 nm. Erreicht wird dies durch ein zum Patent angemeldetes Design, das eine typische Basistemperatur von 4,3 K und eine typische aktive Lastkühlleistung von 0,1 W bei 5,3 K gewährleistet, wenn alle acht optischen Fenster eingebaut sind. Durch den Einsatz einer zum Patent angemeldeten aktiven und passiven Temperaturstabilisierung gewährleistet die Cryostation s200 eine Langzeit- und Kurzzeittemperaturstabilität von weniger 20 mK Peak-to-Peak, sogar bei Temperaturen unterhalb von 5 K. Der vom Benutzer vorgegebene Temperatursollwert wird von der Nanoscale Workstation automatisch aufrechterhalten. Eine Reihe von Prozessen wird durch das System automatisch ausgeführt. Dazu gehört z.B. das Pumpen des Vakuums, Abkühlvorgang, Temperaturstabilisierung auf dem Sollwert, das Wiederaufwärmen und das Spülen mit trockenem Stickstoff, um die Oberflächen des Systems, die Probe und die Optik sauber zu halten. Die Kompressoreinstellungen werden automatisch so optimiert, dass die Abkühlzeit minimiert, Energie gespart und ein Verschleiß des Systems vermieden wird. Diagnose und Überwachung wird bei zahlreichen Komponenten automatisch durchgeführt. Dies vereinfacht die Fehlersuche durch den Benutzer oder einen geschulten Techniker, der sich sogar über das Netzwerk mit dem System verbinden kann, sofern die Cryostation über eine Internetverbindung verfügt. Die Steuerung der Cryostation s200 erfolgt über ein Windows-basiertes Programm, das auf einem Mini-Notebook läuft. Dank der Verwendung von OLE Automation kann die Cryostation von jedem anderen Gerät gesteuert werden, das LabVIEW nutzt. Dies ermöglicht z.B. eine vollständige Automatisierung eines Experiments. Außerdem lässt sich das System über jeden beliebigen Rechner mit Internetanschluss überwachen und steuern. Neben den zwei kalibrierten Cernox-Thermometern, die im Probenbereich vorgesehen sind und der Messung von Plattform- und Probentemperatur dienen, verfügt das System über 29 elektrische Anschlüsse im Probenraum und Anschlussmöglichkeiten auf vier Seitenflächen des Unterbaus. Standardoptionen sind RF-, DC-, Glasfaser- oder Gasleitungen. Das große, gekühlte Breadboard kann mit einer 190-mm- oder 130-mm-Plattform mit einem 25-mm-Stahlungsschutz-/Isolationsband ausgestattet werden, so dass Experimente einfach aufgebaut werden können. Der Probenraum ist zylindrisch und hat einen Durchmesser von 195 mm und eine Höhe von 71 mm. Die Nanoscale Workstation hat sieben radiale und eine oben liegende Öffnung für den optischen Zugang zum Experiment. Entsprechende strahlungsblockierende, interne "Kältefenster" auf dem Strahlungsschirm sind vorgesehen. Die Fenster bestehen standardmäßig aus AR-beschichtetem Quarzglas, andere Beschichtungen und Fenstermaterialien stehen zur Verfügung. Bei dem oben liegenden Fenster kann es sich entweder um ein 50-mm-Präzisionsfenster oder eine 190-mm-Sichtöffnung handeln.

Anwendungen

Nichtlineare optische Eigenschaften von Materialien Untersuchung nicht linearer optischer Eigenschaften von Materialien für Anwendungen im Bereich energiesparender, komplett optischer Schaltungen zur Informationsverarbeitung, durch Entwicklung eines nicht linearen, optischen Festkörper-Hohlraumresonatorsystems. Für diese Untersuchungen muss zur Erstellung von Hohlraumresonatoren eine optische Freiraumkommunikation auf dem 4- K-Breadboard aufgebaut werden, um Hohlraumresonatoren zu erzeugen, da bei diesen Untersuchungen hohe Wellenlängen zum Einsatz kommen.
Licht-Materie-Interaktion Untersuchung von Licht-Materie-Interaktion unter Verwendung von Lichtwellenleiter-Taper-Kupplungen. Ziel dieser Untersuchungen ist ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen in Festkörpersystemen und die Übertragung dieser Erkenntnisse auf Anwendungen in der Quanteninformationsverarbeitung.
Halbleiter-Quantenpunktforschung Halbleiter-Quantenpunktforschung - Kopplung eines Quantenpunkts an die Resonanz von Hohlraumresonatoren zur Erzeugung von Einzelphotonenquellen.
Stickstoff-Fehlstellen-Zentren Die Untersuchung von Stickstoff-Fehlstellen erfordert mikromechanische Resonatoren, die an N-V-Zentren gekoppelt werden. Dabei ist ein niedriger Schwingungspegel ausschlaggebend. .
Nanoskaliges Mikroskop Das Mikroskop steht in der Nanoscale Workstation in horizontaler Ausführung zur Verfügung. Dies ermöglicht eine einfache Integration in Ihren optischen Aufbau. Zum einfachen Zugang zur Probe kann die Abdeckung entfernt werden. Das Breadboard bietet ausreichend Raum für optische Freiraumkommunikation und ermöglicht Transmissionsexperimente und Piezo-Schnittstellensteuerung.

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Cryostation Variable temperature research platforms brochure
Cryostation Variable temperature research platforms brochure
Cryostation C2 FAQ
Cryostation C2 FAQ

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Dr. Tobias Adler
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