無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿的制作方法
無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，它用于深低溫強(qiáng)磁場下對固體材料電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行微波測量。樣品桿由頭頂盒、波導(dǎo)管、引線管、同軸電纜及轉(zhuǎn)接口、測試引線及插座、支架盤片、底部固定架和諧振腔等組成，其主要特征在于同時將波導(dǎo)管和同軸電纜引入樣品桿內(nèi)，波導(dǎo)管將微波導(dǎo)入到可放置樣品的諧內(nèi)腔內(nèi)，同軸電纜接收反射出來的微波，從而實(shí)現(xiàn)對固體材料電學(xué)性質(zhì)的微波測量。波導(dǎo)管和引線管選用高強(qiáng)度、低熱導(dǎo)率的鈦金屬材料，實(shí)現(xiàn)了樣品溫度在極低溫下的穩(wěn)定。該系統(tǒng)為深低溫強(qiáng)磁場中固體材料電學(xué)性質(zhì)的微波測量提供了有力的研究工具。
【專利說明】無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及一種用于微波探測固體材料電學(xué)性質(zhì)的樣品桿，具體涉及一種用于深低溫強(qiáng)磁場下無接觸式微波測量的樣品桿，用于原位研究微波輻照下電輸運(yùn)量子效應(yīng)和電子自旋共振等。
【背景技術(shù)】
[0002]固體材料在極端條件下的性質(zhì)研究是凝聚態(tài)物理科學(xué)領(lǐng)域里的重要內(nèi)容。在極低溫和強(qiáng)磁場條件下，固體材料中的量子效應(yīng)變得顯著起來。比如，深低溫下存在著對固體材料的經(jīng)典電導(dǎo)率的量子修正，表現(xiàn)為弱局域效應(yīng)和弱反局域效應(yīng)、磁阻振蕩和量子霍爾效應(yīng)等，它涉及到電子自旋特性以及自旋軌道耦合等基本的量子物理效應(yīng)。與固體材料中電子自旋相關(guān)的量子特性能夠?yàn)樾乱淮奈⒓{電子器件一一自旋電子學(xué)器件提供器件制備與操控的原理基礎(chǔ)，因此具有重要的研究價值。
[0003]傳統(tǒng)的低溫磁輸運(yùn)測試樣品桿采取接觸式的電輸運(yùn)測量方法，即通過給樣品加上電壓(或電流)再測量所需的電流(或電壓)，這就必須在樣品上做上電極，因此是一種有損測量的方法。而傳統(tǒng)引入微波輻照的低溫磁輸運(yùn)樣品桿只是在電輸運(yùn)測量的同時引入微波輻照，利用的是微波的加熱調(diào)制效應(yīng)，依然是有接觸式的測量且測量的是微波的間接響應(yīng)，即微波響應(yīng)被轉(zhuǎn)換為與微波本身無關(guān)的物理量。對于某些固體材料而言，由于其自身的物質(zhì)性質(zhì)或樣品尺寸的因素，其電極的制作十分困難。而依據(jù)微波與固體材料的相互作用，通過對樣品進(jìn)行微波輻照和對微波的直接響應(yīng)進(jìn)行測量，則能夠?qū)腆w材料實(shí)現(xiàn)無接觸式無損測量?；谖⒉y量的優(yōu)越性，本專利設(shè)計(jì)了一種用于深低溫強(qiáng)磁場下微波測量的樣品桿，在樣品桿中引入波導(dǎo)管和同軸電纜，實(shí)現(xiàn)了微波頻率的大范圍連續(xù)變化，能夠?qū)崿F(xiàn)對固體材料電學(xué)性質(zhì)的原位微波測量，為極低溫、強(qiáng)磁場及微波輻照下磁輸運(yùn)測試和電子自旋共振等研究提供了有力的研究工具。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本專利的目的是提供一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，解決傳統(tǒng)電輸運(yùn)測試中樣品電極制作困難的問題。
[0005]本專利在傳統(tǒng)的固體材料極低溫、強(qiáng)磁場下磁輸運(yùn)測試中引入微波測量的方法，從而原位研究微波輻照下固體材料磁輸運(yùn)性質(zhì)，如電導(dǎo)量子修正以及自旋相關(guān)特性等的微波響應(yīng)。其中所說的微波輻照包括不同功率和不同頻率的連續(xù)及脈沖型微波信號，所說的微波測試包括在不同微波頻率、功率和磁場、溫度下對材料的電阻率、霍爾系數(shù)等磁輸運(yùn)性質(zhì)的無接觸式微波測量。
[0006]本專利在樣品桿內(nèi)部引入波導(dǎo)管和同軸電纜，能夠?qū)⑽⒉▽?dǎo)入到樣品處，實(shí)現(xiàn)了微波輻照下電輸運(yùn)特性和自旋特性的原位研究，為固體材料磁輸運(yùn)性質(zhì)的微波測量提供了
一種有效工具。
[0007]本專利的技術(shù)方案如下:[0008]樣品桿200包括頭頂盒201、頭頂盒蓋202、保護(hù)罩203、固定鉸鏈204、固定鉸鏈205、倍頻器206、矩圓轉(zhuǎn)換器207、同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208、同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209、測試線轉(zhuǎn)接頭A210、測試線轉(zhuǎn)接頭B211、同軸波導(dǎo)連接線212、同軸電纜213、測試引線A214、測試引線B215、密封O形圈216、密封套法蘭盤217、波導(dǎo)管218、4根引線管219、5片支架盤片220、底部固定架221、諧振腔222，基本結(jié)構(gòu)見附圖1。
[0009]其總體結(jié)構(gòu)如下:頭頂盒201與保護(hù)罩203及波導(dǎo)管218、4根引線管219焊接，波導(dǎo)管218與4根引線管219通過5片支架盤片220、底部固定架221固定在一起，諧振腔222通過鏍絲與底部固定架221連接，波導(dǎo)管218固定在5片支架盤片220和底部固定架221的中心圓孔上，4根引線管219固定在5片支架盤片220和底部固定架221的邊沿對稱圓孔上；頭頂盒蓋202直徑與頭頂盒201的相匹配，用固定鉸鏈204和_固定鉸鏈205通過密封O形圈216與頭頂盒201進(jìn)行密封；同軸電纜213、測試引線A214和測試引線B215，其一端各通過4根引線管219中的任意一根進(jìn)入樣品桿底部樣品處，其另一端分別與同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209、測試線轉(zhuǎn)接頭A210、測試線轉(zhuǎn)接頭B211相連接；密封O形圈216將頭頂盒201與頭頂盒蓋202之間進(jìn)行密封，密封套法蘭盤217將保護(hù)罩203與低溫杜瓦301的頂部接口進(jìn)行密封。
[0010]頭頂盒201采用非磁性不銹鋼制成，其頂部開口，其底部與保護(hù)罩203頂部密封焊接，且與波導(dǎo)管218和引線管219密封焊接。其側(cè)壁頂部截面上留有半圓形凹槽以放置密封O形圈216，以便與頭頂盒蓋202密封。其側(cè)壁頂部兩側(cè)分別焊接有水平支撐杠，分別用以連接固定鉸鏈204和固定鉸鏈205。其側(cè)壁上開有四個圓形孔，分別用以放置同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208、同軸電纜轉(zhuǎn)換頭209、測試線轉(zhuǎn)接頭A210和測試線轉(zhuǎn)接頭B211。其內(nèi)部底面與矩圓轉(zhuǎn)換器207焊接。其內(nèi)部可放置倍頻器206，與矩圓轉(zhuǎn)換器207用鏍絲釘連接。
[0011]頭頂盒蓋202采用非磁性不銹鋼制成，用于將頭頂盒201進(jìn)行密封。其表面上焊接有固定鉸鏈205。
[0012]保護(hù)罩203采用非磁性不銹鋼制成，其頂部與頭頂盒201密封焊接，其底部與低溫杜瓦301的頂部接口可通過密封套法蘭盤217進(jìn)行密封。
[0013]固定鉸鏈204采用非磁性不銹鋼制成，可通過長鏍絲與頭頂盒201 —側(cè)的水平支撐杠連接。其本身具有一蝶形柄長鏍絲，用于固定固定鉸鏈204，以便頭頂盒蓋202與頭頂盒201密封。
[0014]固定鉸鏈205采用非磁性不銹鋼制成，其焊接于頭頂盒蓋202的表面上，可通過長鏍絲與頭頂盒201 —側(cè)的水平支撐杠連接。其本身具有一蝶形柄長鏍絲，用于固定固定鉸鏈205，以便頭頂盒蓋202與頭頂盒201密封。
[0015]倍頻器206用于擴(kuò)展微波頻率范圍，可通過鏍絲與矩圓轉(zhuǎn)換器207連接。
[0016]矩圓轉(zhuǎn)換器207用于改變波導(dǎo)口形狀，使微波從倍頻器206的矩形波導(dǎo)口進(jìn)入波導(dǎo)管218的圓形波導(dǎo)口。其底部焊接于頭頂盒201的內(nèi)部底面，頭部可通過鏍絲與倍頻器206連接。
[0017]同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208安裝于頭頂盒201側(cè)壁，外端為外同軸電纜接口，內(nèi)端與同軸波導(dǎo)連接線212連接，從而實(shí)現(xiàn)微波信號由外同軸電纜到波導(dǎo)管的轉(zhuǎn)換連接。同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208內(nèi)、外端之間氣密。
[0018]同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209安裝于頭頂盒201側(cè)壁，外端為外同軸電纜接口，內(nèi)端與同軸電纜213連接，實(shí)現(xiàn)微波信號在同軸電纜108、外同軸電纜之間的連接。同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209內(nèi)、外端之間氣密。
[0019]測試線轉(zhuǎn)接頭A210安裝于頭頂盒201側(cè)壁，外端為A型屏蔽電纜接口，內(nèi)端與測試引線A214連接。測試線轉(zhuǎn)接頭A210內(nèi)、外端之間氣密。
[0020]測試線轉(zhuǎn)接頭B211安裝于頭頂盒201側(cè)壁，外端為B型屏蔽電纜接口，內(nèi)端與測試引線B215連接。測試線轉(zhuǎn)接頭B211內(nèi)、外端之間氣密。
[0021]同軸波導(dǎo)連接線212位于頭頂盒201內(nèi)部，用于連接同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208的內(nèi)端和倍頻器206。
[0022]同軸電纜213位于樣品桿200的內(nèi)部，用于接收在樣品桿200的底部反射的微波。其一端連接于同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209，另一端通過4根引線管219中的任意一根伸入到樣品桿200的底部。
[0023]測試引線A214位于樣品桿200的內(nèi)部，為19芯金屬導(dǎo)線，用于接觸式測量時連接樣品的電極與外部探測電路。其一端連接于測試線轉(zhuǎn)接頭A210，另一端通過4根引線管219中的任意一根伸入到樣品桿200的底部。
[0024]測試引線B215位于樣品桿200的內(nèi)部，為21芯金屬導(dǎo)線，用于接觸式測量時連接樣品的電極與外部探測電路。其一端連接于測試線轉(zhuǎn)接頭B211，另一端通過4根引線管219中的任意一根伸入到樣品桿200的底部。
[0025]波導(dǎo)管218用于將微波導(dǎo)入到樣品桿200的底部。其頂端焊接于頭頂盒201的底面。其底端伸入到樣品桿200的底部，并正對著諧振腔222，但不與諧振腔222接觸。波導(dǎo)管218通過5片支架盤片220與4根引線管219固定在一起，其底端插入到底部固定架221的中心圓孔中。波導(dǎo)管218采用熱導(dǎo)率低的鈦管制作，以防止其在極低溫環(huán)境中向諧振腔222導(dǎo)熱而導(dǎo)致諧振腔222中的樣品溫度無法穩(wěn)定在極低溫。
[0026]4根引線管219用于將同軸電纜213、測試引線A214、測試引線B215或其他類的引線(如光纖)引入到樣品桿200的底部。其頂端焊接于頭頂盒201的底面。其底端伸入到樣品桿200的底部。4根引線管219通過5片支架盤片220與波導(dǎo)管218固定在一起，其底端插入到底部固定架221的外沿圓孔中。4根引線管219采用熱導(dǎo)率低的鈦管制作，以防止其在極低溫環(huán)境中向諧振腔222導(dǎo)熱而導(dǎo)致諧振腔222中的樣品溫度無法穩(wěn)定在極低溫。
[0027]5片支架盤片220用于固定波導(dǎo)管218和4根引線管219。5片支架盤片220上開有中心大圓孔和靠邊沿的位置對稱的四個小圓孔，其邊沿上留有兩個方位相互垂直的側(cè)槽，以滿足減壓降溫時樣品桿中抽氣減壓的需要。
[0028]底部固定架221用于固定波導(dǎo)管218和4根引線管219的底部。其上開有中心圓孔和靠邊沿的四個位置對稱的圓孔，分別供波導(dǎo)管218和4根引線管219穿過。在其對稱邊沿上還伸有兩臂，供與諧振腔222連接使用。
[0029]諧振腔222為提籃形狀，用于放置樣品和進(jìn)行微波響應(yīng)，其對稱邊沿上伸有兩臂，可與底部固定架221的兩臂通過鏍絲進(jìn)行連接。
[0030]本專利的使用方法與過程如下:首先將樣品桿200平放于平臺上，用彈性海綿分別墊高其兩端使其樣品桿身(即波導(dǎo)管218與4根引線管219部分)保持水平。將樣品放置于諧振腔222內(nèi)部固定好，然后將諧振腔222與底部固定架221用鏍絲連接和固定好，并保證諧振腔222中軸線與波導(dǎo)管218中軸線重合。將樣品桿200的頭頂盒蓋202通過固定鉸鏈204和固定鉸鏈205與頭頂盒201閉合起來(如果已經(jīng)是閉合的，則此步可省去)。將準(zhǔn)備好的樣品桿200抬起，移運(yùn)到低溫杜瓦301的頂部接口附近，然后將其豎起，并從低溫杜瓦301的頂部接口緩慢地插入(此步可用吊動機(jī)械裝置進(jìn)行輔助)，直到樣品桿200的保護(hù)罩203與低溫杜瓦301的頂部接口處接觸(插入樣品桿200之前要保證密封套法蘭盤217已經(jīng)位于低溫杜瓦301的頂部接口處)，此時諧振腔222和樣品已經(jīng)進(jìn)入深低溫和強(qiáng)磁場中心，此時整個系統(tǒng)如附圖5所示。插入過程要緩慢，這是因?yàn)閮?nèi)外溫差巨大，緩慢插入有利于保護(hù)系統(tǒng)和樣品，也會節(jié)省低溫介質(zhì)(液氦)。插入樣品桿200的整個過程中要保證從低溫杜瓦301的頂部接口處有高于大氣壓的高純氦氣排出。將密封套法蘭盤217所在處用緊捆扣扣緊。然后將頭頂盒蓋202微微打開，以便將頭頂盒201內(nèi)的空氣排盡。停止向低溫杜瓦301輸入高純氦氣并閉合頭頂盒蓋202使其密封。將外部同軸電纜線與同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208的外端相連接，以便將微波傳送到樣品桿200的底部樣品所在處。將另一根外部同軸電纜線與同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209的外端相連接，以便接收和測量微波響應(yīng)。在進(jìn)行接觸式測量時，將測試線轉(zhuǎn)接頭A210或測試線轉(zhuǎn)接頭B211的外端與外部屏蔽電纜相連接。連接好系統(tǒng)后，將低溫液體液氦注入到樣品處，此時樣品處于4.2K左右的低溫中，對低溫杜瓦301的樣品室進(jìn)行抽氣減壓，可以將樣品室內(nèi)的溫度降至1.3K左右。待系統(tǒng)穩(wěn)定到所需測試溫度，即可以對樣品進(jìn)行微波測量。
[0031]本專利具有如下優(yōu)點(diǎn):將波導(dǎo)管和同軸電纜同時引入樣品桿，能夠?qū)⒑軐挼墓β屎皖l率范圍內(nèi)的微波信號導(dǎo)入到處于極低溫、強(qiáng)磁場環(huán)境中的樣品上，實(shí)現(xiàn)了固體材料電學(xué)性質(zhì)的原位微波測量。波導(dǎo)管體材料采用了低熱導(dǎo)率的鈦金屬，能夠保證樣品溫度在極低溫下的穩(wěn)定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1:樣品桿200基本結(jié)構(gòu)圖。圖中各部分為:頭頂盒201、頭頂盒蓋202、保護(hù)罩203、固定鉸鏈204、固定鉸鏈205、倍頻器206、矩圓轉(zhuǎn)換器207、同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208、同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209、測試線轉(zhuǎn)接頭A210、測試線轉(zhuǎn)接頭B211、同軸波導(dǎo)連接線212、同軸電纜213、測試引線A214、測試引線B215、密封O形圈216、密封套法蘭盤217、波導(dǎo)管218、4根引線管219、5片支架盤片220、底部固定架221、諧振腔222。
[0033]圖2:固定鉸鏈204和固定鉸鏈205三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3:5片支架盤片220平面結(jié)示意構(gòu)圖。
[0035]圖4:底部固定架221三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖5:樣品桿200工作原理示意圖。圖中各部分為:樣品桿200全體，低溫杜瓦主體301，超導(dǎo)磁體302，樣品303。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面根據(jù)專利內(nèi)容和【專利附圖】
【附圖說明】給出本專利的一個較好的實(shí)例，結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說明本專利技術(shù)細(xì)節(jié)、結(jié)構(gòu)特征和功能特點(diǎn)。但此實(shí)例并不限制本專利范圍，合乎
【發(fā)明內(nèi)容】
和【專利附圖】
【附圖說明】中描述的實(shí)例均應(yīng)包含在本專利范圍內(nèi)。
[0038]樣品桿200所有部件都要求非磁性，否則在強(qiáng)磁場下會造成破壞和干擾。頭頂盒201、頭頂盒蓋202、保護(hù)罩203、固定鉸鏈204、固定鉸鏈205、5片支架盤片220和底部固定架221均選用非磁性不銹鋼材料，波導(dǎo)管218和4根引線管219均為鈦金屬材質(zhì)。其中波導(dǎo)管218的直徑為10.0mm，4根引線管219的直徑為5.6mm，5片支架盤片220的直徑為
3.5cm,厚度為1mm。底部固定架221和諧振腔222的直徑為3.5cm。
[0039]頭頂盒201為圓柱空心體，其底面外徑為16.6cm,內(nèi)徑為16.0cm，高度為16.5cm，其頂面有水平突出外沿，因而外徑略大，為18.0cm，內(nèi)徑仍為16.0cm，。頭頂盒201的內(nèi)部容積要保證能放得下倍頻器206和矩圓轉(zhuǎn)換器207。頭頂盒201的側(cè)壁上有四個出口，分別用于安裝同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208、同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209、測試線轉(zhuǎn)接頭A210和測試線轉(zhuǎn)接頭B211。同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208和同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209需要用密封膠密封以防止空氣進(jìn)入樣品室，測試線轉(zhuǎn)接頭A210和測試線轉(zhuǎn)接頭B211則由于具有密封O形圈而能自動密封。頭頂盒蓋202的直徑與頭頂盒201的底面直徑相同，厚度約為10mm。與頭頂盒201底部相連的保護(hù)罩203的外徑約為3.0cm,內(nèi)徑為2.8cm，高度為8.0cm，其底部接口與低溫杜瓦301的頂部接口相匹配。
[0040]同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208和同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209采用側(cè)入式結(jié)構(gòu)，適用頻率20?40GHz，相對帶寬41%，外部適配微波信號源外同軸電纜，接口為螺栓式，內(nèi)部連接倍頻器206的波導(dǎo)接口，接口為嵌套式。同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209兩側(cè)均連接同軸電纜，外接口為螺栓式與同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208相同，內(nèi)接口為嵌套式，同軸電纜213插入其中，內(nèi)外導(dǎo)電層分別接通。
[0041]測試線轉(zhuǎn)接頭A210為19針公頭插座，測試線轉(zhuǎn)接頭B211為21針公頭插座。分別與它們相連接的測試引線A214或測試引線B215為相應(yīng)針數(shù)的多芯相互絕緣的漆包銅導(dǎo)線。
[0042]底部固定架221下半部分長約5cm，伸出4根引線管219下端，為平行雙臂結(jié)構(gòu)，雙臂內(nèi)間距1.5cm,臂寬2.5cm,厚3mm,雙臂下端各打一直徑2mm圓孔,通過螺栓與諧振腔222連接。諧振腔222為自主設(shè)計(jì)和制造的，其上部分是平行雙臂結(jié)構(gòu)，與底部固定架221的平行雙臂相匹配。
【權(quán)利要求】
1.一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，它包括頭頂盒(201)、頭頂盒蓋(202)、保護(hù)罩(203)、固定鉸鏈(204)、固定鉸鏈(205)、倍頻器(206)、矩圓轉(zhuǎn)換器(207)、同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭(208)、同軸電纜轉(zhuǎn)接頭(209)、測試線轉(zhuǎn)接頭A (210)、測試線轉(zhuǎn)接頭B (211)、同軸波導(dǎo)連接線(212)、同軸電纜(213)、測試引線A(214)、測試引線B(215)、密封O形圈(216)、密封套法蘭盤(217)、波導(dǎo)管(218)、4根引線管(219)、5片支架盤片(220)、底部固定架(221)和諧振腔(222)，其特征在于: 頭頂盒(201)與保護(hù)罩(203)及波導(dǎo)管(218)、4根引線管(219)焊接，波導(dǎo)管(218)與4根引線管(219)通過5片支架盤片(220)、底部固定架(221)固定在一起，諧振腔(222)通過鏍絲與底部固定架(221)連接，波導(dǎo)管(218)固定在5片支架盤片(220)和底部固定架(221)的中心圓孔上，4根引線管(219)固定在5片支架盤片(220)和底部固定架(221)的邊沿對稱圓孔上；頭頂盒蓋(202)直徑與頭頂盒(201)的相匹配，用固定鉸鏈(204)和固定鉸鏈(205)通過密封O形圈(216)與頭頂盒(201)進(jìn)行密封；同軸電纜(213)、測試引線A(214)和測試引線B(215)，其一端各通過4根引線管(219)中的任意一根進(jìn)入樣品桿底部樣品處，其另一端分別與同軸電纜轉(zhuǎn)接頭(209)、測試線轉(zhuǎn)接頭A(210)、測試線轉(zhuǎn)接頭B(211)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的頭頂盒(201)、頭頂盒蓋(202)、保護(hù)罩(203)、固定鉸鏈(204)、固定鉸鏈(205)、密封套法蘭盤(217)、5片支架盤片(220)、底部固定架(221)均采用非磁性不銹鋼制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的波導(dǎo)管(218)和4根引線管(219)采用高硬度低熱導(dǎo)率的鈦金屬制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的頭頂盒(201)，其頂部開口，其底部與保護(hù)罩(203)頂部密封焊接，且與波導(dǎo)管(218)和弓丨線管(219)密封焊接；其側(cè)壁頂部截面上留有半圓形凹槽以放置密封O形圈(216)，以便與頭頂盒蓋(202)密封；其側(cè)壁頂部兩側(cè)分別焊接有水平支撐杠，分別用以連接固定鉸鏈(204)和固定鉸鏈(205);其側(cè)壁上開有四個圓形孔，分別用以放置同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭(208)、同軸電纜轉(zhuǎn)換頭(209)、測試線轉(zhuǎn)接頭A(210)和測試線轉(zhuǎn)接頭B(211);其內(nèi)部底面與矩圓轉(zhuǎn)換器(207)焊接；其內(nèi)部可放置倍頻器(206)與矩圓轉(zhuǎn)換器(207)，倍頻器(206)通過矩圓轉(zhuǎn)換器(207)與波導(dǎo)管(218)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的5片支架盤片(220)上開有中心大圓孔和靠邊沿的位置對稱的四個小圓孔，其邊沿上留有兩個方位相互垂直以滿足減壓降溫時樣品桿中抽氣減壓需要的側(cè)槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的底部固定架(221)，其上部塞緊于波導(dǎo)管(218)和4根引線管(219)下端面，其下部伸出平行雙臂，供諧振腔(222)連接使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的諧振腔(222)為提籃形狀，樣品放置于其底部腔內(nèi)，其上部伸出平行雙臂，與底部固定架(221)的平行雙臂匹配連接。
【文檔編號】G01R33/12GK203535204SQ201320623628
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】徐勇剛, 俞國林, 呂蒙, 常志剛, 林鐵, 戴寧, 褚君浩 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，它用于深低溫強(qiáng)磁場下對固體材料電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行微波測量。樣品桿由頭頂盒、波導(dǎo)管、引線管、同軸電纜及轉(zhuǎn)接口、測試引線及插座、支架盤片、底部固定架和諧振腔等組成，其主要特征在于同時將波導(dǎo)管和同軸電纜引入樣品桿內(nèi)，波導(dǎo)管將微波導(dǎo)入到可放置樣品的諧內(nèi)腔內(nèi)，同軸電纜接收反射出來的微波，從而實(shí)現(xiàn)對固體材料電學(xué)性質(zhì)的微波測量。波導(dǎo)管和引線管選用高強(qiáng)度、低熱導(dǎo)率的鈦金屬材料，實(shí)現(xiàn)了樣品溫度在極低溫下的穩(wěn)定。該系統(tǒng)為深低溫強(qiáng)磁場中固體材料電學(xué)性質(zhì)的微波測量提供了有力的研究工具。
【專利說明】無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及一種用于微波探測固體材料電學(xué)性質(zhì)的樣品桿，具體涉及一種用于深低溫強(qiáng)磁場下無接觸式微波測量的樣品桿，用于原位研究微波輻照下電輸運(yùn)量子效應(yīng)和電子自旋共振等。
【背景技術(shù)】
[0002]固體材料在極端條件下的性質(zhì)研究是凝聚態(tài)物理科學(xué)領(lǐng)域里的重要內(nèi)容。在極低溫和強(qiáng)磁場條件下，固體材料中的量子效應(yīng)變得顯著起來。比如，深低溫下存在著對固體材料的經(jīng)典電導(dǎo)率的量子修正，表現(xiàn)為弱局域效應(yīng)和弱反局域效應(yīng)、磁阻振蕩和量子霍爾效應(yīng)等，它涉及到電子自旋特性以及自旋軌道耦合等基本的量子物理效應(yīng)。與固體材料中電子自旋相關(guān)的量子特性能夠?yàn)樾乱淮奈⒓{電子器件一一自旋電子學(xué)器件提供器件制備與操控的原理基礎(chǔ)，因此具有重要的研究價值。
[0003]傳統(tǒng)的低溫磁輸運(yùn)測試樣品桿采取接觸式的電輸運(yùn)測量方法，即通過給樣品加上電壓(或電流)再測量所需的電流(或電壓)，這就必須在樣品上做上電極，因此是一種有損測量的方法。而傳統(tǒng)引入微波輻照的低溫磁輸運(yùn)樣品桿只是在電輸運(yùn)測量的同時引入微波輻照，利用的是微波的加熱調(diào)制效應(yīng)，依然是有接觸式的測量且測量的是微波的間接響應(yīng)，即微波響應(yīng)被轉(zhuǎn)換為與微波本身無關(guān)的物理量。對于某些固體材料而言，由于其自身的物質(zhì)性質(zhì)或樣品尺寸的因素，其電極的制作十分困難。而依據(jù)微波與固體材料的相互作用，通過對樣品進(jìn)行微波輻照和對微波的直接響應(yīng)進(jìn)行測量，則能夠?qū)腆w材料實(shí)現(xiàn)無接觸式無損測量?；谖⒉y量的優(yōu)越性，本專利設(shè)計(jì)了一種用于深低溫強(qiáng)磁場下微波測量的樣品桿，在樣品桿中引入波導(dǎo)管和同軸電纜，實(shí)現(xiàn)了微波頻率的大范圍連續(xù)變化，能夠?qū)崿F(xiàn)對固體材料電學(xué)性質(zhì)的原位微波測量，為極低溫、強(qiáng)磁場及微波輻照下磁輸運(yùn)測試和電子自旋共振等研究提供了有力的研究工具。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本專利的目的是提供一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，解決傳統(tǒng)電輸運(yùn)測試中樣品電極制作困難的問題。
[0005]本專利在傳統(tǒng)的固體材料極低溫、強(qiáng)磁場下磁輸運(yùn)測試中引入微波測量的方法，從而原位研究微波輻照下固體材料磁輸運(yùn)性質(zhì)，如電導(dǎo)量子修正以及自旋相關(guān)特性等的微波響應(yīng)。其中所說的微波輻照包括不同功率和不同頻率的連續(xù)及脈沖型微波信號，所說的微波測試包括在不同微波頻率、功率和磁場、溫度下對材料的電阻率、霍爾系數(shù)等磁輸運(yùn)性質(zhì)的無接觸式微波測量。
[0006]本專利在樣品桿內(nèi)部引入波導(dǎo)管和同軸電纜，能夠?qū)⑽⒉▽?dǎo)入到樣品處，實(shí)現(xiàn)了微波輻照下電輸運(yùn)特性和自旋特性的原位研究，為固體材料磁輸運(yùn)性質(zhì)的微波測量提供了
一種有效工具。
[0007]本專利的技術(shù)方案如下:[0008]樣品桿200包括頭頂盒201、頭頂盒蓋202、保護(hù)罩203、固定鉸鏈204、固定鉸鏈205、倍頻器206、矩圓轉(zhuǎn)換器207、同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208、同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209、測試線轉(zhuǎn)接頭A210、測試線轉(zhuǎn)接頭B211、同軸波導(dǎo)連接線212、同軸電纜213、測試引線A214、測試引線B215、密封O形圈216、密封套法蘭盤217、波導(dǎo)管218、4根引線管219、5片支架盤片220、底部固定架221、諧振腔222，基本結(jié)構(gòu)見附圖1。
[0009]其總體結(jié)構(gòu)如下:頭頂盒201與保護(hù)罩203及波導(dǎo)管218、4根引線管219焊接，波導(dǎo)管218與4根引線管219通過5片支架盤片220、底部固定架221固定在一起，諧振腔222通過鏍絲與底部固定架221連接，波導(dǎo)管218固定在5片支架盤片220和底部固定架221的中心圓孔上，4根引線管219固定在5片支架盤片220和底部固定架221的邊沿對稱圓孔上；頭頂盒蓋202直徑與頭頂盒201的相匹配，用固定鉸鏈204和_固定鉸鏈205通過密封O形圈216與頭頂盒201進(jìn)行密封；同軸電纜213、測試引線A214和測試引線B215，其一端各通過4根引線管219中的任意一根進(jìn)入樣品桿底部樣品處，其另一端分別與同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209、測試線轉(zhuǎn)接頭A210、測試線轉(zhuǎn)接頭B211相連接；密封O形圈216將頭頂盒201與頭頂盒蓋202之間進(jìn)行密封，密封套法蘭盤217將保護(hù)罩203與低溫杜瓦301的頂部接口進(jìn)行密封。
[0010]頭頂盒201采用非磁性不銹鋼制成，其頂部開口，其底部與保護(hù)罩203頂部密封焊接，且與波導(dǎo)管218和引線管219密封焊接。其側(cè)壁頂部截面上留有半圓形凹槽以放置密封O形圈216，以便與頭頂盒蓋202密封。其側(cè)壁頂部兩側(cè)分別焊接有水平支撐杠，分別用以連接固定鉸鏈204和固定鉸鏈205。其側(cè)壁上開有四個圓形孔，分別用以放置同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208、同軸電纜轉(zhuǎn)換頭209、測試線轉(zhuǎn)接頭A210和測試線轉(zhuǎn)接頭B211。其內(nèi)部底面與矩圓轉(zhuǎn)換器207焊接。其內(nèi)部可放置倍頻器206，與矩圓轉(zhuǎn)換器207用鏍絲釘連接。
[0011]頭頂盒蓋202采用非磁性不銹鋼制成，用于將頭頂盒201進(jìn)行密封。其表面上焊接有固定鉸鏈205。
[0012]保護(hù)罩203采用非磁性不銹鋼制成，其頂部與頭頂盒201密封焊接，其底部與低溫杜瓦301的頂部接口可通過密封套法蘭盤217進(jìn)行密封。
[0013]固定鉸鏈204采用非磁性不銹鋼制成，可通過長鏍絲與頭頂盒201 —側(cè)的水平支撐杠連接。其本身具有一蝶形柄長鏍絲，用于固定固定鉸鏈204，以便頭頂盒蓋202與頭頂盒201密封。
[0014]固定鉸鏈205采用非磁性不銹鋼制成，其焊接于頭頂盒蓋202的表面上，可通過長鏍絲與頭頂盒201 —側(cè)的水平支撐杠連接。其本身具有一蝶形柄長鏍絲，用于固定固定鉸鏈205，以便頭頂盒蓋202與頭頂盒201密封。
[0015]倍頻器206用于擴(kuò)展微波頻率范圍，可通過鏍絲與矩圓轉(zhuǎn)換器207連接。
[0016]矩圓轉(zhuǎn)換器207用于改變波導(dǎo)口形狀，使微波從倍頻器206的矩形波導(dǎo)口進(jìn)入波導(dǎo)管218的圓形波導(dǎo)口。其底部焊接于頭頂盒201的內(nèi)部底面，頭部可通過鏍絲與倍頻器206連接。
[0017]同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208安裝于頭頂盒201側(cè)壁，外端為外同軸電纜接口，內(nèi)端與同軸波導(dǎo)連接線212連接，從而實(shí)現(xiàn)微波信號由外同軸電纜到波導(dǎo)管的轉(zhuǎn)換連接。同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208內(nèi)、外端之間氣密。
[0018]同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209安裝于頭頂盒201側(cè)壁，外端為外同軸電纜接口，內(nèi)端與同軸電纜213連接，實(shí)現(xiàn)微波信號在同軸電纜108、外同軸電纜之間的連接。同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209內(nèi)、外端之間氣密。
[0019]測試線轉(zhuǎn)接頭A210安裝于頭頂盒201側(cè)壁，外端為A型屏蔽電纜接口，內(nèi)端與測試引線A214連接。測試線轉(zhuǎn)接頭A210內(nèi)、外端之間氣密。
[0020]測試線轉(zhuǎn)接頭B211安裝于頭頂盒201側(cè)壁，外端為B型屏蔽電纜接口，內(nèi)端與測試引線B215連接。測試線轉(zhuǎn)接頭B211內(nèi)、外端之間氣密。
[0021]同軸波導(dǎo)連接線212位于頭頂盒201內(nèi)部，用于連接同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208的內(nèi)端和倍頻器206。
[0022]同軸電纜213位于樣品桿200的內(nèi)部，用于接收在樣品桿200的底部反射的微波。其一端連接于同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209，另一端通過4根引線管219中的任意一根伸入到樣品桿200的底部。
[0023]測試引線A214位于樣品桿200的內(nèi)部，為19芯金屬導(dǎo)線，用于接觸式測量時連接樣品的電極與外部探測電路。其一端連接于測試線轉(zhuǎn)接頭A210，另一端通過4根引線管219中的任意一根伸入到樣品桿200的底部。
[0024]測試引線B215位于樣品桿200的內(nèi)部，為21芯金屬導(dǎo)線，用于接觸式測量時連接樣品的電極與外部探測電路。其一端連接于測試線轉(zhuǎn)接頭B211，另一端通過4根引線管219中的任意一根伸入到樣品桿200的底部。
[0025]波導(dǎo)管218用于將微波導(dǎo)入到樣品桿200的底部。其頂端焊接于頭頂盒201的底面。其底端伸入到樣品桿200的底部，并正對著諧振腔222，但不與諧振腔222接觸。波導(dǎo)管218通過5片支架盤片220與4根引線管219固定在一起，其底端插入到底部固定架221的中心圓孔中。波導(dǎo)管218采用熱導(dǎo)率低的鈦管制作，以防止其在極低溫環(huán)境中向諧振腔222導(dǎo)熱而導(dǎo)致諧振腔222中的樣品溫度無法穩(wěn)定在極低溫。
[0026]4根引線管219用于將同軸電纜213、測試引線A214、測試引線B215或其他類的引線(如光纖)引入到樣品桿200的底部。其頂端焊接于頭頂盒201的底面。其底端伸入到樣品桿200的底部。4根引線管219通過5片支架盤片220與波導(dǎo)管218固定在一起，其底端插入到底部固定架221的外沿圓孔中。4根引線管219采用熱導(dǎo)率低的鈦管制作，以防止其在極低溫環(huán)境中向諧振腔222導(dǎo)熱而導(dǎo)致諧振腔222中的樣品溫度無法穩(wěn)定在極低溫。
[0027]5片支架盤片220用于固定波導(dǎo)管218和4根引線管219。5片支架盤片220上開有中心大圓孔和靠邊沿的位置對稱的四個小圓孔，其邊沿上留有兩個方位相互垂直的側(cè)槽，以滿足減壓降溫時樣品桿中抽氣減壓的需要。
[0028]底部固定架221用于固定波導(dǎo)管218和4根引線管219的底部。其上開有中心圓孔和靠邊沿的四個位置對稱的圓孔，分別供波導(dǎo)管218和4根引線管219穿過。在其對稱邊沿上還伸有兩臂，供與諧振腔222連接使用。
[0029]諧振腔222為提籃形狀，用于放置樣品和進(jìn)行微波響應(yīng)，其對稱邊沿上伸有兩臂，可與底部固定架221的兩臂通過鏍絲進(jìn)行連接。
[0030]本專利的使用方法與過程如下:首先將樣品桿200平放于平臺上，用彈性海綿分別墊高其兩端使其樣品桿身(即波導(dǎo)管218與4根引線管219部分)保持水平。將樣品放置于諧振腔222內(nèi)部固定好，然后將諧振腔222與底部固定架221用鏍絲連接和固定好，并保證諧振腔222中軸線與波導(dǎo)管218中軸線重合。將樣品桿200的頭頂盒蓋202通過固定鉸鏈204和固定鉸鏈205與頭頂盒201閉合起來(如果已經(jīng)是閉合的，則此步可省去)。將準(zhǔn)備好的樣品桿200抬起，移運(yùn)到低溫杜瓦301的頂部接口附近，然后將其豎起，并從低溫杜瓦301的頂部接口緩慢地插入(此步可用吊動機(jī)械裝置進(jìn)行輔助)，直到樣品桿200的保護(hù)罩203與低溫杜瓦301的頂部接口處接觸(插入樣品桿200之前要保證密封套法蘭盤217已經(jīng)位于低溫杜瓦301的頂部接口處)，此時諧振腔222和樣品已經(jīng)進(jìn)入深低溫和強(qiáng)磁場中心，此時整個系統(tǒng)如附圖5所示。插入過程要緩慢，這是因?yàn)閮?nèi)外溫差巨大，緩慢插入有利于保護(hù)系統(tǒng)和樣品，也會節(jié)省低溫介質(zhì)(液氦)。插入樣品桿200的整個過程中要保證從低溫杜瓦301的頂部接口處有高于大氣壓的高純氦氣排出。將密封套法蘭盤217所在處用緊捆扣扣緊。然后將頭頂盒蓋202微微打開，以便將頭頂盒201內(nèi)的空氣排盡。停止向低溫杜瓦301輸入高純氦氣并閉合頭頂盒蓋202使其密封。將外部同軸電纜線與同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208的外端相連接，以便將微波傳送到樣品桿200的底部樣品所在處。將另一根外部同軸電纜線與同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209的外端相連接，以便接收和測量微波響應(yīng)。在進(jìn)行接觸式測量時，將測試線轉(zhuǎn)接頭A210或測試線轉(zhuǎn)接頭B211的外端與外部屏蔽電纜相連接。連接好系統(tǒng)后，將低溫液體液氦注入到樣品處，此時樣品處于4.2K左右的低溫中，對低溫杜瓦301的樣品室進(jìn)行抽氣減壓，可以將樣品室內(nèi)的溫度降至1.3K左右。待系統(tǒng)穩(wěn)定到所需測試溫度，即可以對樣品進(jìn)行微波測量。
[0031]本專利具有如下優(yōu)點(diǎn):將波導(dǎo)管和同軸電纜同時引入樣品桿，能夠?qū)⒑軐挼墓β屎皖l率范圍內(nèi)的微波信號導(dǎo)入到處于極低溫、強(qiáng)磁場環(huán)境中的樣品上，實(shí)現(xiàn)了固體材料電學(xué)性質(zhì)的原位微波測量。波導(dǎo)管體材料采用了低熱導(dǎo)率的鈦金屬，能夠保證樣品溫度在極低溫下的穩(wěn)定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1:樣品桿200基本結(jié)構(gòu)圖。圖中各部分為:頭頂盒201、頭頂盒蓋202、保護(hù)罩203、固定鉸鏈204、固定鉸鏈205、倍頻器206、矩圓轉(zhuǎn)換器207、同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208、同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209、測試線轉(zhuǎn)接頭A210、測試線轉(zhuǎn)接頭B211、同軸波導(dǎo)連接線212、同軸電纜213、測試引線A214、測試引線B215、密封O形圈216、密封套法蘭盤217、波導(dǎo)管218、4根引線管219、5片支架盤片220、底部固定架221、諧振腔222。
[0033]圖2:固定鉸鏈204和固定鉸鏈205三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3:5片支架盤片220平面結(jié)示意構(gòu)圖。
[0035]圖4:底部固定架221三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖5:樣品桿200工作原理示意圖。圖中各部分為:樣品桿200全體，低溫杜瓦主體301，超導(dǎo)磁體302，樣品303。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面根據(jù)專利內(nèi)容和【專利附圖】
【附圖說明】給出本專利的一個較好的實(shí)例，結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說明本專利技術(shù)細(xì)節(jié)、結(jié)構(gòu)特征和功能特點(diǎn)。但此實(shí)例并不限制本專利范圍，合乎
【發(fā)明內(nèi)容】
和【專利附圖】
【附圖說明】中描述的實(shí)例均應(yīng)包含在本專利范圍內(nèi)。
[0038]樣品桿200所有部件都要求非磁性，否則在強(qiáng)磁場下會造成破壞和干擾。頭頂盒201、頭頂盒蓋202、保護(hù)罩203、固定鉸鏈204、固定鉸鏈205、5片支架盤片220和底部固定架221均選用非磁性不銹鋼材料，波導(dǎo)管218和4根引線管219均為鈦金屬材質(zhì)。其中波導(dǎo)管218的直徑為10.0mm，4根引線管219的直徑為5.6mm，5片支架盤片220的直徑為
3.5cm,厚度為1mm。底部固定架221和諧振腔222的直徑為3.5cm。
[0039]頭頂盒201為圓柱空心體，其底面外徑為16.6cm,內(nèi)徑為16.0cm，高度為16.5cm，其頂面有水平突出外沿，因而外徑略大，為18.0cm，內(nèi)徑仍為16.0cm，。頭頂盒201的內(nèi)部容積要保證能放得下倍頻器206和矩圓轉(zhuǎn)換器207。頭頂盒201的側(cè)壁上有四個出口，分別用于安裝同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208、同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209、測試線轉(zhuǎn)接頭A210和測試線轉(zhuǎn)接頭B211。同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208和同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209需要用密封膠密封以防止空氣進(jìn)入樣品室，測試線轉(zhuǎn)接頭A210和測試線轉(zhuǎn)接頭B211則由于具有密封O形圈而能自動密封。頭頂盒蓋202的直徑與頭頂盒201的底面直徑相同，厚度約為10mm。與頭頂盒201底部相連的保護(hù)罩203的外徑約為3.0cm,內(nèi)徑為2.8cm，高度為8.0cm，其底部接口與低溫杜瓦301的頂部接口相匹配。
[0040]同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208和同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209采用側(cè)入式結(jié)構(gòu)，適用頻率20?40GHz，相對帶寬41%，外部適配微波信號源外同軸電纜，接口為螺栓式，內(nèi)部連接倍頻器206的波導(dǎo)接口，接口為嵌套式。同軸電纜轉(zhuǎn)接頭209兩側(cè)均連接同軸電纜，外接口為螺栓式與同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭208相同，內(nèi)接口為嵌套式，同軸電纜213插入其中，內(nèi)外導(dǎo)電層分別接通。
[0041]測試線轉(zhuǎn)接頭A210為19針公頭插座，測試線轉(zhuǎn)接頭B211為21針公頭插座。分別與它們相連接的測試引線A214或測試引線B215為相應(yīng)針數(shù)的多芯相互絕緣的漆包銅導(dǎo)線。
[0042]底部固定架221下半部分長約5cm，伸出4根引線管219下端，為平行雙臂結(jié)構(gòu)，雙臂內(nèi)間距1.5cm,臂寬2.5cm,厚3mm,雙臂下端各打一直徑2mm圓孔,通過螺栓與諧振腔222連接。諧振腔222為自主設(shè)計(jì)和制造的，其上部分是平行雙臂結(jié)構(gòu)，與底部固定架221的平行雙臂相匹配。
【權(quán)利要求】
1.一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，它包括頭頂盒(201)、頭頂盒蓋(202)、保護(hù)罩(203)、固定鉸鏈(204)、固定鉸鏈(205)、倍頻器(206)、矩圓轉(zhuǎn)換器(207)、同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭(208)、同軸電纜轉(zhuǎn)接頭(209)、測試線轉(zhuǎn)接頭A (210)、測試線轉(zhuǎn)接頭B (211)、同軸波導(dǎo)連接線(212)、同軸電纜(213)、測試引線A(214)、測試引線B(215)、密封O形圈(216)、密封套法蘭盤(217)、波導(dǎo)管(218)、4根引線管(219)、5片支架盤片(220)、底部固定架(221)和諧振腔(222)，其特征在于: 頭頂盒(201)與保護(hù)罩(203)及波導(dǎo)管(218)、4根引線管(219)焊接，波導(dǎo)管(218)與4根引線管(219)通過5片支架盤片(220)、底部固定架(221)固定在一起，諧振腔(222)通過鏍絲與底部固定架(221)連接，波導(dǎo)管(218)固定在5片支架盤片(220)和底部固定架(221)的中心圓孔上，4根引線管(219)固定在5片支架盤片(220)和底部固定架(221)的邊沿對稱圓孔上；頭頂盒蓋(202)直徑與頭頂盒(201)的相匹配，用固定鉸鏈(204)和固定鉸鏈(205)通過密封O形圈(216)與頭頂盒(201)進(jìn)行密封；同軸電纜(213)、測試引線A(214)和測試引線B(215)，其一端各通過4根引線管(219)中的任意一根進(jìn)入樣品桿底部樣品處，其另一端分別與同軸電纜轉(zhuǎn)接頭(209)、測試線轉(zhuǎn)接頭A(210)、測試線轉(zhuǎn)接頭B(211)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的頭頂盒(201)、頭頂盒蓋(202)、保護(hù)罩(203)、固定鉸鏈(204)、固定鉸鏈(205)、密封套法蘭盤(217)、5片支架盤片(220)、底部固定架(221)均采用非磁性不銹鋼制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的波導(dǎo)管(218)和4根引線管(219)采用高硬度低熱導(dǎo)率的鈦金屬制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的頭頂盒(201)，其頂部開口，其底部與保護(hù)罩(203)頂部密封焊接，且與波導(dǎo)管(218)和弓丨線管(219)密封焊接；其側(cè)壁頂部截面上留有半圓形凹槽以放置密封O形圈(216)，以便與頭頂盒蓋(202)密封；其側(cè)壁頂部兩側(cè)分別焊接有水平支撐杠，分別用以連接固定鉸鏈(204)和固定鉸鏈(205);其側(cè)壁上開有四個圓形孔，分別用以放置同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換頭(208)、同軸電纜轉(zhuǎn)換頭(209)、測試線轉(zhuǎn)接頭A(210)和測試線轉(zhuǎn)接頭B(211);其內(nèi)部底面與矩圓轉(zhuǎn)換器(207)焊接；其內(nèi)部可放置倍頻器(206)與矩圓轉(zhuǎn)換器(207)，倍頻器(206)通過矩圓轉(zhuǎn)換器(207)與波導(dǎo)管(218)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的5片支架盤片(220)上開有中心大圓孔和靠邊沿的位置對稱的四個小圓孔，其邊沿上留有兩個方位相互垂直以滿足減壓降溫時樣品桿中抽氣減壓需要的側(cè)槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的底部固定架(221)，其上部塞緊于波導(dǎo)管(218)和4根引線管(219)下端面，其下部伸出平行雙臂，供諧振腔(222)連接使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無接觸式低溫磁輸運(yùn)測試的樣品桿，其特征在于:所述的諧振腔(222)為提籃形狀，樣品放置于其底部腔內(nèi)，其上部伸出平行雙臂，與底部固定架(221)的平行雙臂匹配連接。
【文檔編號】G01R33/12GK203535204SQ201320623628
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】徐勇剛, 俞國林, 呂蒙, 常志剛, 林鐵, 戴寧, 褚君浩 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
相關(guān)技術(shù)
網(wǎng)友詢問留言
已有0條留言
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點(diǎn)贊！
1