50KHz宽带DC+SQUID核磁共振谱仪的研制.pdfVIP

第五屈全置超导薄膜和超导电子器件学术会议论文集 50KI--Iz宽带DC SQUID核磁共振谱仪的研制 丁克倥苏少奎箍建林韩士吉董士迎何豫生金铎 中国科学院均理所极低温物理开放实验室 北京100080 中田科学院理化技术所低温中心 北京100080 【I■】Dc SQU日0棱碰共振谱仪在研究凝聚态体系，尤其在研究低温下量子有序态等方面是一项非 常有价值的技术．本文描述了在带有宽带电子设备的商业DcsQum基础上建立起的宽带脉冲核磁 共撮谱仪，以及马鞍形激发线圈探集线■和低沮装置的设计． 关t诃：直漉超导量子干涉器件辕麓共摄谁仪 1 引言 核磁共振(N皿)技术可以探测特定位置的徽观相互作用，j苴过自旋．晶格弛豫时间、 自旋．自旋弛豫时问、Knight位移等可以揭示相变、能隙等十分重要的物理性质．强关 联电子体系是当今凝聚态物理研究中的极为重要课题之一，但是一些典型的强关联体 系，倒如重费米子材料的特殊性质往往发生在液氮温区以下所以测量工作必须在mK 到液氮温区环境下进行．为避免趋肤效应和涡流热效应的影响，在低温环境下必须用低 场核磁共振测量技术．但是低场测量往往造成分辨率降低、信噪比下降，因而从mK到 液氨温区的测量一直成为核磁共振技术的难点．而超导量子干涉器件(sQuID)是一种极 其灵敏的测量仪器，是低温物理进行高精密测量的有力手段，近年发展起来的SQUID NMR谱仪解决了铡量的难题，开拓了一个新的探测领域．但这一技术具有相当大的难度 目前国际上只有少数几个实验室掌握这一技术，我们实验室也正在积极开展对这一技 术的研究． 2设计和结构 1．Dc SQUID m旺c谱仪的总体结构 IX]SQUIDN崃谱仪的主要部分包括探寝4系统、sQUID控制系统、数据处理系统、低 温装置．探测系统包括激发线圈、激发线圈、和SQUID探头；SQUID控制系统包括SQUID 放大器、重置电路、采样和控制电路；数据处理系统包括示被器、微机等．(见图1) SQUID SQUID N呱谱仪的工作过程如下：当脉冲激发信号作用于样品产生舢i信号，DC 放大器可以检测瑚c信号。而信号电压是微伏数量级，于是要经过前置放大器放大和 S口UID在一3dB下 集成后再传输给示波嚣和微机．由于在磁通锁相环(FLL)模式下．Dc 直§Q婴§的堂宽：蓖把鎏台仪器称作501Giz宽带脉冲IX；SQUID核磁共振谱仪． ·本文于2000年6月“日收到． 丁克俭等，50lCJ-Iz宽带DCsQUID核硅麸振瞪便的研制 Dc 图I s叫IDN躲框架 控制系统中的重置电路、采样和控制电路以及“D扳的使用，发挥了很大的作用。 重置电路的目的是当激发信号作用于样品时，防止积分电路饱和而使DcSQUID处于 失锁状态。采样和控制电路．使得示波器每次都可以捕获到均从零开始的信号。A／D 板把模拟信号转变为数字信号传输给微机和示波器进行处理． 2．激发和采集线圈的设计 由于激发线圈和采集线圈要相互正交，为了很好的进行安装和调试，我们把线圈 设计为马鞍型．在lmm深、Imm宽的槽中绕线．激发线圈和采集线圈都采用了带有铜一 镶屏蔽线的铌一钛线．线圈架设计图如图2和图3． ◎ I II I 圈 Z 澈发线圈 圈3采集线圈 f85 丁克俭等；50KHz宽带DC SQUl『D拔磁共振谱仪