[發明專利]一種用于電輸運測量的轉角樣品桿

在審

• 申請號: 201910869722.3
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110568287A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 左華坤;劉沁瑩;韓小濤;李亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R1/02;G01R1/04
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

本發明公開了一種用于電輸運測量的轉角樣品桿，包括角度調節旋鈕、角度調節刻度盤、垂直滑塊、水平滑槽、斜滑槽、傳動桿和樣品臺固定軸；角度調節旋鈕用于通過控制垂直滑塊移動，實現手動調節樣品桿轉角；角度調節刻度盤用于顯示旋鈕量程；水平滑槽位于垂直滑塊中央，用于對傳動桿的上端螺釘進行橫向限位；斜滑槽設置在樣品桿外殼上，用于對傳動桿的上端螺釘進行縱向限位；傳動桿的下端螺釘通過樣品臺背面轉軸孔與樣品臺聯接，用于對樣品臺進行翻轉；樣品臺固定軸用于固定樣品臺；當通過樣品臺固定軸旋轉樣品臺時，傳動桿的上端螺釘被限制在水平滑槽與斜滑槽的交叉點處。本發明解決了現有樣品桿空間利用率不足的問題。

技術領域

本發明屬于測量技術領域，更具體地，涉及一種用于電輸運測量的轉角樣品桿。

背景技術

近年來，通過改變外加磁場角度來探索物質特征，逐漸成為測量拓撲材料電輸運性質的一種重要手段。由此衍生出的轉角測量方法，為強磁場下研究物質的各類奇異性質開拓了一個新的視角，相關課題在費米面特性、超導電性、二維拓撲表面態行為等研究中都取得了階段性成果。在此基礎上，進一步提高磁場強度，將材料的電輸運研究擴展至量子極限區域，是發現更加豐富的物理現象和效應的重要途徑。轉角電輸運測量系統中，樣品桿是一個關鍵部件，它用于深入磁體孔徑內搭載極小樣品并進行微弱電信號采集，科學實驗中針對不同類型的樣品，桿件的機械及搭建的電路結構也不相同。因此，設計出能夠滿足極端環境下各種測量要求的旋轉樣品桿，對轉角電輸運測量實驗的順利開展具有重要意義。目前在強磁場環境下開展的電輸運實驗中，大多采用PPMS物性綜合測量系統(PhysicalProperty Measurement System)中的配套測量桿，或國內外脈沖強磁場實驗室自用的信號探測桿，若需在現有基礎上進一步提高實驗中的外界磁場強度，將會存在以下幾個問題：

(1)現有商用PPMS物性綜合測量系統能承受的外界最大磁場強度不夠。PPMS樣品探測桿整體框架和齒輪結構均由金屬材料制成，僅在穩態場中使用，而穩態場能達到的場強有限，例如目前運用得最廣泛的美國Quantum Design公司生產的PPMS，最高僅能在磁場強度±16T的穩態場內使用，遠遠達不到量子極限輸運狀態的相關研究要求。脈沖放電方式可以大大提高磁場強度，但由于產生脈沖場的脈沖電流會在金屬材料中感應出渦流而影響產生電磁干擾，因此穩態場樣品探測桿適應磁場強度有限，不能用于脈沖強磁場。

(2)國外現有脈沖場環境下使用的拉繩牽引滑輪的結構穩定性欠佳，且空間利用率不高，還存在角度控制精度較差、摩擦力不足導致回拉易打滑等問題。同時，由于脈沖磁體孔徑空間小，嚴格限制了樣品桿寬度必須小于9mm，而傳統滑輪結構會占用大量樣品臺空間，導致這種測量桿空間利用率低，樣品尺寸較大時，難以滿足測量需求。

(3)現有大部分商用旋轉測量桿在角度控制上沒有角度值的實時反饋，不能對樣品翻轉狀態進行實時監測，在使用過程中僅根據實驗需求旋轉桿件頂部角度控制旋鈕，使樣品臺轉過一個粗略的角度，這一角度通常為一個估計值，系統誤差無法避免。轉角估值的精確度不夠，直接影響物理效應的測量效果。

國內相關研究中，我單位曾經發表了實用新型專利CN201420018936，基于細桿的傳動結構獲得了較高的空間利用率和角度調節精度，但是該結構僅能在0～90°內旋轉，隨著各類新奇物質三維費米面結構的探索不斷深入，對相關電輸運實驗研究的樣品轉角范圍提出了更高的要求，傳統的傳動結構已經無法滿足要求。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種用于電輸運測量的轉角樣品桿，旨在解決目前大多數電輸運實驗系統中樣品臺空間利用率低下的問題。