CC BY
0УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВРАЩЕНИЯ ОБРАЗЦА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ В СИЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Яфарова А. Ф.12, Холин Д. И.1, Сосин С. С.1
1 Институт физических проблем им. П. Л. Капицы РАН, Москва, Россия, 2 НИУВШЭ, Москва, Россия, afyafarova@edu.hse.ru
Большинство магнитных систем проявляет анизотропные свойства. Для их изучения необходимо вращение образца, которое оптимально производить непосредственно в ходе эксперимента. Существующие конструкции [1,2] вращательных механизмов не всегда удается интегрировать в экспериментальную установку. В данной работе описано компактное устройство, расположенное внутри криостата непосредственно рядом с образцом в сильном магнитном поле.
Механизм (рис. 1) представляет собой шаговый двигатель, установленный на СВЧ-спектрометре Х-диапазона с прямоугольным резонатором (4), предназначенном для работы в криостате с откачкой 3He при температурах до 0.5 К. Статором служит сверхпроводящий соленоид криостата, а ротором является барабан из полиацеталя со скрещенными медными катушками (1). контакты (2) и общий контакт на оси вращения постоянного тока нужной полярности в катушках поочередно возникает крутящий момент, вызывающий поворот барабана на 90°. Это вращение передается на образец с помощью системы шестерен, в последнюю из которых вставлена ось с монтажной площадкой (3), вращаемая с шагом 2°. Ток между катушками переключается модулем реле, который управляется программируемым контроллером Arduino UNO R3 через среду LabVIEW.
В процессе предварительного тестирования устройства обнаружилось, что при температурах ниже 1 К вращение приводит к значительному выделению тепла (~15 мДж на градус поворота) и перегреву экспериментальной ячейки, однако ее охлаждение до базовой температуры 0.5 К происходит за характерное время ~30 минут. Также были воспроизведены угловые зависимости анизотропных спектров магнитного резонанса хорошо изученного антиферромагнетика МпСОз [3], что подтверждает применимость устройства для дальнейших экспериментов с вращением образца.
Работа поддержана грантом РНФ 22-12-00259 (эксперимент) и грантом Научного фонда НИУ ВШЭ 24-00-011 (разработка системы управления устройством).
[1] A. Bhattacharya etal., Rev. Sci. Instrum. 69, 3563 (1998).
[2] L A. Yeoh et al., Rev. Sci. Instrum. 81, 113905 (2010).
[3] A.S. Borovik-Romanov, Sov. Phys. JETP 9, 539 (1959); A.S. Borovik-Romanov et al., ibid 18, 46 (1964).
При пропускании через скользящие
36 mm
Рис. 1. Конструкция вращательного механизма на СВЧ-спектрометре (слева -внешний вид, справа - разрез): 1 -барабан и катушки, 2 - скользящие контакты, 3 - ось с монтажной площадкой для образца, 4 - резонатор. Для справки указан габаритный размер.
