超低振动性能和操作灵活性是 ICEoxford 最新的闭式循环低温恒温器的定义特征
虽然夏季英国的汞含量创下历史新高，但开发工程师 ICE牛津大学 被安置在研发实验室的凉爽环境中，为公司最新的超低温系统产品画上了圆满的句号。 有问题的产品， 干冰二元组, 是一种闭环低温恒温器系统，能够冷却至 1.7 K 的基础温度，同时为样品空间提供尖端的振动隔离和灵活的光学访问选项。
就上下文而言，ICEoxford 的核心竞争力是高端低温系统的设计和开发，以支持物理科学中各种应用的实验研究——从量子计算和量子光学到高温超导和扫描探针显微镜 (SPM)。 ICEoxford 首席技术官保罗·凯利 (Paul Kelly) 称，不过，让该公司脱颖而出的是对客户服务和协作创新的不懈关注。 “换句话说，”他补充道，“我们直接与科学家合作，以更细致地了解他们的需求，让他们相信我们能够提供最适合他们预算和技术规格的系统。”
优先考虑稳定性和灵活性
这种产品开发协作模型是 DRY ICE DYAD 技术规格的基础——尤其是在超低振动性能（<10 纳米）方面。 这里成功的关键是将样品单元单独固定在光学平台上，使其与冷头和低温恒温器主体隔离（并且仅通过软热连接连接以进一步减少振动）。 “我们的设计方法是将低温恒温器与样品环境完全分离，”凯利解释道。 “低温恒温器位于实验室地板上，样品空间位于相邻的光学平台上。”
事实上，稳定性提供了 DRY ICE DYAD 的首要设计主题之一。 “虽然我们的科学客户都有独特的要求，”凯利指出，“但他们最终都在寻找三个主要坐标的稳定性。 想想真空稳定性——干净、可靠的真空。 想想温度稳定性——从极低的基础温度到 300 K。想想机械稳定性——因为在量子研究中，即使是最小的振动也会导致量子效应失败。”
操作灵活性是 DRY ICE DYAD 的另一个设计考虑因素。 一个恰当的例子：最终用户可以在几个小时内在顶部装载交换气体模块和真空模块之间切换样品空间环境——这种安排可确保多功能低温冷却与经常相互冲突的研究保持一致繁忙实验室的优先事项。
具体而言，顶部装载交换气体模块是一项专利设计，无需加热低温恒温器主体即可更换样品，从而实现 2 小时的样品冷却时间。 样品操作和旋转也可以在多达六个轴上进行，同时还可以进行高数值孔径光学访问和高达 9 T 的磁场。
同时，真空样品模块包括一个直径为 150 毫米的冷板，样品安装在该冷板上（与低温恒温器直接热连接）。 通过提起外部真空板和辐射屏蔽进入样品空间，而顶部装载样品模块（基于探针的单元）可以在不加热整个系统的情况下更换样品。 集成低温纳米定位器和多达三个物镜有助于样品移动和操作。
“低温恒温器实际上是为处理两种不同类型的实验而设置的——在交换气体和真空下，”凯利指出。 “交换气体允许快速周转和初步样品研究，这通常是在真空下进行更长时间实验 [数天甚至数周] 的前奏。”
量身定制的磁性
除了冷却之外，超导磁体是 DRY ICE DYAD 系统不可或缺的一部分，ICEoxford 提供一系列螺线管、双磁体和矢量旋转磁体，场强高达 9 T。 虽然对超低温下的磁性进行了研究，但许多科学家还希望同时对他们的材料进行光学研究——如果样品位于螺线管磁铁的大线圈内，就不会那么容易了。
例如，一种选择是将样品装入分离对磁铁的孔中，以允许在透射或反射模式下进行激光光谱实验。 使用二向或三向矢量旋转磁体提供了更大的灵活性，后者能够在三个离散方向上产生磁场。 通过这种方式，可以在样品周围的磁场发生变化时保持样品静止——这是研究晶格内特定平面时的一个关键特征，或者如果样品旋转产生的热量是小规模的干扰源电导率测量。
DRY ICE DYAD 的另一个显着特点是强调自动化，使用基于 LabVIEW 的软件来控制和监测温度。 “这是在开发时考虑到客户的，”凯利总结道，“以减少系统的设置和周转时间，同时提高实验室生产力。” 此外，还可以向软件添加功能，例如超导磁体的集成控制以及顶部负载和探头冷却的自动化。
具体定制包括围绕光学系统最多六个额外端口的选项，使最终用户能够根据需要集成直流布线、同轴电缆或光纤。 用户还可以在一系列材料中请求多达五个不同直径的光学窗口。
“DRY ICE DYAD 正在进行产品创新，”Kelly 总结道。 “我们已经在开发路线图上看到了 1.6 K 和 1.5 K 的基础温度。”
