Ein Blick in das magnetische Periodensystem zeigt: Viele Elemente weisen extrem niedrige Sprungtemperaturen auf. Mit den Systemen von Quantum Design – dem SQUID-Magnetometer MPMS3 und der Messplattform PPMS DynaCool – lassen sich Probentemperaturen bis 1,8 K erreichen und damit Messungen bereits sehr nahe am absoluten Nullpunkt durchführen. Für zahlreiche Anwendungen ist dieser Temperaturbereich vollkommen ausreichend.
Sollen jedoch die supraleitenden Übergänge bestimmter Elemente untersucht werden, sind noch tiefere Temperaturen erforderlich. Aluminium, Gallium, Zink und Cadmium besitzen beispielsweise Sprungtemperaturen zwischen 0,52 K und 1,14 K und sind daher mit der Standardkonfiguration von MPMS3 oder DynaCool nicht vollständig zugänglich.

Hier kommen spezielle Tieftemperatur-Optionen zum Einsatz. Für das MPMS3 steht ein ³He-Kühler zur Verfügung, mit dem Probentemperaturen bis auf 0,42 K abgesenkt werden können. Damit lässt sich beispielsweise der supraleitende Übergang von Cadmium bei etwa 0,52 K präzise vermessen. Das magnetische DC-Moment wird dabei typischerweise in einem Magnetfeld von nur 1 Gauss detektiert.
Für noch niedrigere Temperaturen kann das DynaCool-System mit einem Mischungskühler (Dilution Refrigerator, DR) ausgestattet werden. Dieser nutzt die Phasentrennung eines ³He/⁴He-Gemischs unterhalb von 1 K, wodurch dem System kontinuierlich Wärme entzogen wird. Auf diese Weise sind Temperaturen bis etwa 50 mK erreichbar. In Kombination mit der AC-Suszeptibilitätsoption eröffnet dies neue Möglichkeiten für die Untersuchung supraleitender und quantenphysikalischer Phänomene.
Ein Beispiel hierfür ist die Messung der magnetischen Suszeptibilität von Ir₀,₈Ru₀,₂ im Temperaturbereich zwischen 50 und 150 mK unter verschiedenen Magnetfeldern.
Wer noch weiter in den Millikelvin-Bereich vordringen möchte, findet mit dem Proteox 5 mK von Quantum Design Oxford eine kontinuierlich arbeitende Dilutionskryostatanlage. Sie zählt zu den leistungsfähigsten kommerziell verfügbaren Systemen für magnetische Messungen bei ultratiefen Temperaturen.
 

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