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Optischer Kryostat mit geschlossenem Kreislauf und kalten elektrischen Durchführungen

Cryostation s100 von Montana Instruments
Die Cryostation s100 (Fusion) ist die “Fusion” der Cryostation s50 und der Cryostation s200 (Nanoscale Workstation).  Sie bietet eine vergleichbare Vibrations- und Temperaturstabilität wie die Cryostation s50  mit einer Probenraumgröße, welche näher an derCryostation s200 liegt. Mit einem Durchmesser des inneren Strahlungsschildes von 95 mm hat die Fusion die perfekte Zwischengröße für den Probenraum, um eine höhere experimentelle Flexibilität zu gewährleisten, ohne auf die geringe Basistemperatur zu verzichten. Zusätzlich bietet das System weitere elektrische Durchführungen, die direkt zur Probenplattform führen. Diese Durchführungen benötigen keine weitere thermische Verankerung und bieten Verbindungen für zusätzliche DC Messungen und Thermometer.Eigenschaften
  • Temperaturbereich 3,2 - 350 K
  • Schwingungspegel 10 nm (peak-to-peak)
  • Temperaturstabilität 10 mK (peak-to-peak)
  • 25 zusätzliche bereits thermisch verankerte elektrische Durchführungen
  • Probenraum mit 95 mm Ø

Weitere Informationen

Die Cryostation s100 bietet  einen mehr als doppelt so großen Probenraum wie die Cryostation s50. Sie bietet mehr Platz für zusätzliche Komponenten, wie zum Beispiel Kabel oder mehrere Piezo-Stapel. Die Strahlhöhe liegt bei 126 mm. So können Transmissionsexperimente auf einem Standardstapel von Piezos leicht durchgeführt werden. Ebenso helfen die integrierten und kalten Kabel den Kryostaten einfacher zu bedienen, da diese Kabel vom Nutzer nicht mehr Verlegt und thermisch verankert werden müssen. Der Kryostat bietet sowohl tiefe Temperaturen als auch niedrige Schwingungen. Die Peak-to-Peak-Schwingungsamplituden betragen weniger als 10 nm. Erreicht wird dies durch ein zum Patent angemeldetes Design, das eine typische Basistemperatur von 3,2 K und eine typische aktive Lastkühlleistung von 0,1 W bei 4,2 K gewährleistet, wenn alle fünf optischen Fenster eingebaut sind. Sowohl bei Systemen, die mit flüssigem Helium gekühlt werden, als auch bei Systemen mit geschlossenem Kreislauf ist Temperaturdrift ein häufiges Problem. Durch den Einsatz einer zum Patent angemeldeten aktiven und passiven Temperaturstabilisierung gewährleistet die Cryostation s100  eine Langzeit- und Kurzzeittemperaturstabilität von weniger als 10 mK Peak-to-Peak, sogar bei Temperaturen unterhalb von 4 K. Der vom Benutzer vorgegebene Temperatursollwert wird von der Cryostation s100  automatisch aufrechterhalten.
Neben den vier integrierten Thermometern und drei Heizelementen verfügt das System über 33 elektrische Anschlüsse im Probenraum. Thermisch isolierte Anschlüsse für weitere Drähte sind bereits vorhanden, so dass die Temperatur des Probentisches konstant gehalten wird. Der Kryostat ist bewusst so konzipiert, dass die Probenumgebung vom Kryokühler getrennt ist. Dies ermöglicht den gleichzeitigen optischen Zugang von oben und radial zum gleichen System. Die flexible, modulare Konstruktion ermöglicht einen schnellen Aufbau und vereinfacht Änderungen an der Probenkammer.

Spezifikation

pdf
Cryostation_Variable_temperature_research_platforms.pdf
4.97 MB
Cryostation Variable temperature research platforms brochure

Anwendungen

Cryo optic Die Cryostation s100 gibt es gemeinsam mit integrierten Optiken für Hoch-NA-Abbildungen bei tiefen Temperaturen. Mit einem neuen horizontalen Objektivdesign, ist eine einfache und unkomplizierte Integration von anderen optischen Messsystemen garantiert, während ein einfacher Zugang zur Probe erhalten bleibt. Dieses neuartige Design eliminiert Probleme mit Zentrierung und Drift, welche häufig bei Hochperformance Optiken in kryogenen Aufbauten auftreten. Die Cryo-Optic wurde speziell für die Integration mit vollständigen Messsystemen konzipiert. Die modulare Konfiguration erlaubt es Nutzern ein beliebiges Spektrometer zu wählen und das komplette Setup zu individualisieren. Die konfigurierbare Lochrasteroption bietet optischen Zugang, Schnellzugriffsklappen, optionale Optiken wie CCDs, integrierte weise Lichtquellen und mehr. Diese einzigartige Schnittstelle erlaubt Echtzeit Bildaufnahme und Ausrichtung durchzuführen. Der Probenraum und das Objektiv können zu vielen Spektrometern von Drittanbietern gekoppelt werden. 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.
Option für niedrigen Arbeitsabstand Die Option für niedrige Arbeitsabstände ermöglicht den Einsatz einer externen Optik und erlaubt niedrige Arbeitsabstände bis 1 mm. Die Probe kann nahe an der oben liegenden Optik positioniert werden.
Interne Piezo-Optionen Mit der Cryostation s100 lassen sich Präzisions-Nanopositioniertische verwenden, Diese piezo-verfahrbaren Probentische sind in die Kältekammer integriert und ermöglichen die Translation, Rotation und das Neigen der Probe. Damit die Probentemperatur maximal 0,2 K von der Plattformtemperatur abweicht, ist der Kühltisch über eine flexible thermische Verbindung mit dem Probenhalter verbunden.

Kontakt

David Appel
David Appel
Dr. Tobias Adler
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