新製品TritonXL無冷媒希釈冷凍機、量子コンピューターアプリケーションに最適

新製品TritonXL無冷媒希釈冷凍機は、高いクーリングパワーと広いサンプルスペースが特長です。また、業界で最高性能の最低到達温度3.3mKを誇ります。TritonXLには、最低到達温度とクーリングパワーの違う2種類のシステムがあります。:

  • TritonXL 1000: 

    最低到達温度 5mK以下(保証値)、4mK以下(参考値)、冷却能力1000μW@100mK

  • TritonXL 400 : 

    最低到達温度 7mK以下(保証値)、6mK以下(参考値)、冷却能力400μW@100mK

TritonXL1000 標準仕様:

  • ベース温度 4mK以下
  • クーリングパワー 5 µW @ 10 mK
  • クーリングパワー 25 µW @ 20 mK
  • クーリングパワー 最大1000 µW @ 100 mK (パルスチューブによる)
  • 混合器サンプルプレート 直径430 mm
  • 配線用ポート 直径100 mm / トップローディング用
  • 高周波配線用 直径50mmポート 6本
  • 低周波配線用 直径50mm ポート 5本
  • マグネットオプション 最大18T  最大200Kg
  • 最大70 セミリジッド同軸線/SMAコネクタ

 

 

 

 

 

TritonXL仕様

仕様

  • 最低到達温度:  < 7 mK (TritonXL 400), < 5 mK (TritonXL 1000)
  • 冷却能力 @20 mK: 8 µW (TritonXL 400), 25 µW TritonXL 1000)
  • 冷却能力 @100 mK: 400 µW (TritonXL 400)、900 µW (TritonXL 1000)
  • 冷却時間 : < 48時間
  • 真空サンプル室
  • サンプルスペース : 直径430 mm  x 400 mm
  • トップローディング、ボトムローディングオプション
  • マグネットオプション: 18 T迄

詳細仕様は、下記を参照。 

PDF 109KB

 

特長

簡便なサンプルアクセス

Tritonシステムでは、サンプルステージが大きい為、簡便にサンプルステージに実験用に装置を取り付けることができます。さらにスペースが必要な場合には、ステージ固定用のサポート冶具も取り外せます。

混合器ステージは、標準システムの場合、重さ10Kg迄のサンプルの取付が可能です。特注により、さらに重いサンプルの取付にも対応可能です。4Kプレート(PT2)は、60Kgのサンプルを取付可能です。

信頼・実績のある希釈冷凍機技術

オックスフォード・インストゥルメンツの希釈冷凍機ユニットは、数十年に渡る信頼と実績のあるリークタイトな溶接・銀蝋・はんだ技術に基づいて作られています。

オックスフォード・インストゥルメンツ社製の700以上の冷媒/無冷媒の希釈冷凍機システムが、世界中で使用されています。

低振動

サンプルステージにおける振動レベルは、100nm以下です(1Hz~1kHz)。これは、次の2つの機構により達成されました。柔らかい銅の板を使って、パルスチューブのコールドヘッドとサンプルステージの熱コンタクトをとれるよう設計されています。サポートの調整機構により、6度以内の傾きであればれ固定することができます。
 
Trition特有の調整可能なサポート機構は、水平方向の振動を軽減可能です。パルスチューブ冷凍機においては、垂直方向より水平方向の振動がより大きい為、この機構は振動低減に効果的です。
 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

短い冷却時間

Tritonシステムは、ユニークで効果的なプレクールライン機構により、冷却昇温時間を短くすることができます。右のグラフは、混合器プレートに2Kgのサンプルを取り付けた時の室温から10mK迄(17時間)の冷却の様子です。12T超電導マグネット付のシステムでは、室温から10mK迄の冷却時間は、32時間(参考値)です。

 

温度安定性

温度コントロールは、新物質もしくはデバイスサンプルの性質を調べる実験において特に重要です。右のグラフは、アクティブフィードバック温度コントロール機能無しの最低温度の安定性を示しています。8.3±0.2mKであることがわかります。

20~300mKの温度範囲で、10μK以下の温度制御を実現しました。右のグラフは、30Kに温調した状態で0~12T迄 0.3T/minで励磁した際の混合器での温度を示しています。温度誤差は、標準偏差で3.5mK、最大で±7mKです。

取り外し可能なインピーダンス

高機能のコールドトラップを使用しても、数年以上使用された場合、微小なコンタミが蓄積されます。Tritonのインピーダンスは、標準的なVCRガスケットにより、必要な際に簡単に取り外しできます。

コールドトラップ

60Kにおいて内蔵コールドトラップは、1L以上の空気を吸収することができます。

システムは、ウォームアップ無で、6ヶ月以上運転し続けることが可能です。

外部のコールドトラップの液体窒素の保持時間は、標準で1週間です。ご要望により、さらに長い保持時間のデュワーもご用意できます。

温度計

5つのステージそれぞれに、4線式の温度センサーが取り付けてあります。センサー及びヒーターは、Lakeshore製370ACレジスタンスブリッジによりコントロールできます。

混合器に取り付けたRO2センサーは、Co60(NO)一次温度計を使って工場で再キャリブレーションされます。抵抗温度計は、RF環境の変化に影響を受ける為、キャリブレーションが必要となります。納品の度に本キャリブレーションを行っており、精度はご信頼いただけます。

 

ガスハンドリングシステム

リークのリスクを最小限に抑えた圧力開閉式のベローシールバルブを使用したシステムです。圧力開閉式のバルブを採用しており、停電時、冷媒がブロックした場合にも対応できます。スイッチは、マニュアルコントロールも可能で、ソフトウェアを使用せずにコントロールできます(5気圧の圧縮空気は必要です)。

 

オイルフリーポンピングシステム

Pfeiffer製 HiPaceターボポンプは、磁気カップリングを採用しており、寿命が約100,000時間です。UL規格対応。

オックスフォードインストゥルメンツ社で使用しているモデルは、温度制御に最適となるようカスタマイズされています。


 

 

 

 

Pfiffer製のAdixenドライマルチステージポンプは、半導体産業で高い信頼性を得ており、UL規格対応です。ルーツポンプは、ポンピング速度が速いことが特徴で、ターボポンプの性能を生かすことできます。


 

 

 

 

 

高スペックのKNF 2段式ダイヤフラムコンプレッサは、オックスフォード・インストゥルメンツ製品用に特別にカスタマイズされています。UL規格対応です。4気圧という高い圧力下でも運転でき、コンデンスラインの冷却箇所でも安全に使用できます。また、混合ガスが漏れ出る危険性も最小限に抑えられています。ダイヤフラムコンプレッサーを使用することがで、スクロールポンプを使用した場合のシール材からのゴミによるコンタミの問題が生じる可能性がありません

 

 

サンプル交換

ボトムローディングシステムでのサンプル交換

ボトムローディンシステム用 サンプルパックは、サンプルスペース 42mmと72mmの2種類がございます(特許取得)。

サンプルパックの冷却時間は、室温から最低温度まで、参考値で約7時間(42mm)/10時間(72mm)です。

セミリジッド同軸配線時でも最低温度10mK

標準配線 : 40GHz高周波配線14本(SMPコネクタ) DC配線50本、(高周波配線24本 DC配線100本も可能)

 

 

 

 

 

 

トップローディングシステムでのサンプル交換

トップローディング方式は、ピットもしくは光学定盤に取り付けられたシステムのサンプル交換に便利です。サンプルスペースは、32mmです。

ボトムローディングオプションと同等の性能。

標準配線 : 18GHz高周波配線配線(SMAコネクタ)8本 DC配線50本(高周波配線24本(SMPコネクタ)も可能)

 

 

マグネットオプション

無冷媒超電導マグネットと希釈冷凍機の統合システムは、パルスチューブ冷凍機を用いた強磁場と極低温の複合環境を提供いたします。

オックスフォード・インストゥルメンツは、無冷媒超電導マグネットと希釈冷凍機の統合システムすべてを自社で生産します。

様々なマグネットオプションが可能です。0.3~14T ソレノイドマグネット、ベクターマグネット、スプリットペアマグネット。

デマウンタブルカレントリードがほとんどのマグネットに取り付け可能。

HTSカレントリードの使用により、4Kから60Kへのラディエーション、配線からの熱流入を軽減できます。

唯一シングルソースサプライヤーとして、優れた性能・高い拡張性のある無冷媒超電導マグネットと希釈冷凍機の統合システムを提供します:

 

  • 標準オプションとして、3、5,8,12および14Tソレノイドが利用可能
  • 新製品TritonXLは最大18 Tのマグネットをオプションで提供
  • 新しいマグネット·アクセラレーション技術(下記参照)
  • 最低温度:7 mK以下(参考値)
  • HTS電流リードによる、50 Kから4 K間で低い放熱性
  • オックスフォード・インストゥルメンツが開発した最新の高磁場、低損失Nb3Snを用いることによる高速昇磁機能    0から15Tまで30分以下
  • 70 mmのコールドボア(NbTi)、57㎜のコールドボア(Nb3Sn)
  • 直径10mm球内で、103分の1程度の均一磁場
  • 10-4/hrの磁場安定性(永久電流モード)
  • カスタム設計、スプリットペア、ベクトル回転コイルをリクエストに応じてご提供
  • 交換可能なインサート付きモジュラー設計:希釈冷凍機、He3システム、VTI等
  • 室温から最低温度まで自動制御
  • 試料交換が容易なトップローディングあるいはボトムローディングのオプション
  • 簡単かつ信頼性の高い試料アクセス
  • 低振動

 

キャンセレーションコイル

ほぼすべてのソレノイドマグネットに、混合器付近の磁場を<100Gaussにキャンセルするキャンセレーションコイルをご提供可能です。混合器に磁場に影響を受ける装置を取り付ける場合に必要とされます。また、磁場を変化させた際に生じるエディカレントによる温度上昇を抑えることができます。


 
 
 

マグネット電源

新製品Mercury IPSは、これまで培われてきたマグネット電源に関する技術を結集して開発されたモジュラーデザインの電源です。60Aのマスター電源と60Aスレーブ電源に分かれており、スレーブ電源を増設することで、より高い電流を流すことができます。また、2、3軸のベクターマグネットにも対応可能です。パーシステントモード、クエンチプロテクションの機能に対応しています。USB、TCP/IP,GPIB、シリアル接続によりリモートコントロールが可能です。

 

5 Tの磁場掃引中にマグネットを温めたり冷やしたり、磁場を保持したり、0Tまで消磁したり(0.31T/minの速さ)を組み合わせました。 局所渦電流によるミキシングチャンバーの加熱も1時間ほどで最低温度まで戻ることが示されています。20 mKで3マイクロワットの冷却パワーが利用可能となっています。

 

 

光学オプション

光学窓オプション

Triton用に、様々な波長に対応した、実験に対応した配置の窓をご用意しております。.

圧力差に対応が必要なOVC用の窓も、温度差に対応が必要なラディエーションシールドの窓も様々な種類の窓材をご用意しております。例: SpecB SpecWF,サファイア窓、水晶窓、ポリプロピレン窓、マイラ窓

 

 

 

 

 

配線オプション

無冷媒希釈冷凍機は、Wetタイプと比較して、配線オプションのためのスペースが広いのが特徴です。高周波用同軸配線用と低周波配線用にポートが準備されています。

低周波用配線

  • 24way ツイストペア配線 – コンスタンタン or Cu/NbTi
  • S1 同軸配線 – < 500 MHz
  • 熱コンタクト用プレート @PT1, PT2, Still, 100 mK ,mixing chamber
  • 超電導マグネット用カレントリード
  • ピエゾ等を使用したサンプル位置調整機構を駆動する為の配線
  • ファイバーオプション

高周波用配線

高周波配線用にポートをご用意しております。また、中央にトップローディングサンプルアクセスの為の65mmのポートもご用意しております。

UT85 semi-rigid coaxial lines

  • UT85 セミリジッド配線
  • UT85-SS-SS(芯線SUS/外部導体SUS/絶縁 PTFE)
  • UT85-B-SS(芯線 ベリリウム銅/外部導体SUS/絶縁 PTFE)
  • UT85-Nb-Nb(芯線 ニオブ/外部導体 ニオブ/絶縁 PTFE) Stillから混合器
  • ヒートシンク @ PT1, PT2, Still, 100 mK 、混合器
  • SMA コネクタ(18 GHz迄)
  • SK コネクタ(40 GHz迄)
  • アッテネーター(20, 10, 6 dB)@ PT1, PT2 , Still
  • Optional noise thermometry
  • オプティカルファイバ

低温における電子-フォノン相互作用は、電子冷却の妨げとなります。高速パルスを使用した計測は、最近の物理分野で必須の技術です。GHz領域での高周波測定においては、ラディエーションを遮ることは重要です。また、場合によっては、サンプル、デバイスの電子温度を下げる為のアッテネーション、ヒートシンク等の配線オプションも必要となります。

  • セミリジッドケーブル(40GHz迄)
  • 外部導体冷却の為のヒートシンク
  • 芯線のためのヒートシンクとラディエーションを防ぐためのフィルタ

 

ソフトウェアコントロール

ソフトウェアコントロール

Tritionシステムは、ソフトウェアコントロールが可能です。システム冷却の自動運転、温度・磁場のシークエンスプログラミング機能がついています。

自動運転:
  • 完全自動運転による冷却・昇温
  • 完全自動運転によるプレクーリング/混合ガス回収
  • ロードロック機構によるサンプル交換
  • 超電導マグネットの磁場コントロール、ベクターマグネットのコントロールもございます。

計測コントロール:

  • 温度・磁場のプログラムコントロール
  • LabVIEW VIライブラリ
  • 希釈冷凍機/超電導マグネットの組み合わせシステムのコントロール

組み込みの安全制御: 

  • 各部の圧力モニタリング
  • セーフモード
  • 内部圧力の異常の際の混合ガスの放出防止と希釈冷凍機へのダメージ防止
  • UPSオプション - 停電の際の自動警告メール
  • 磁場スイープ、高温での温度コントロール、サンプルローディングの際のマグネット温度のモニター
  • 停電、パルスチューブ異常、冷却ステージの異常な温度上昇時の自動磁場消磁

サポート体制:

  • 詳細なマニュアル
  • 経験豊富な技術スタッフによるサポート
  • 無償のソフトウェアアップデート
  • 工場での出荷前検査時のログデータの保管

Tritionプログラミングコマンド:

  • TCP/IPプロトコル
  • 様々なプログラミング言語に対応, LabVIEW / Matlab / Python / C / C++ / C# / Visual Basic / HP VEE, etc.
  • セキュリティ対策として、アクセスレベルのコントロールが可能(read only/ read wirte 等)

 

技術サポート

全世界地域における技術サポート

世界各国に、トレーニングを受けた経験豊かな技術スタッフが、納品、検収、メンテナンス、修理等、あらゆるご要望にお応えいたします。また、英国工場にある技術エンジニアが直接対応することも可能です。

様々なオプション

ヒートパイプ

ヒートパイプ機能により冷却時間を少なくとも30%短くできます(12T以上のマグネット )。この特許取得技術であるヒートパイプ技術により、パルスチューブのファーストステージを使用してマグネットを冷却し、冷却時間短縮が可能となりました。このオプションは、自動化されており、追加のコントローラー、ソフト、人為的な追加操作は不要です。実際の冷却時間は、マグネットのタイプによりますので、詳細に関しましては担当へお問い合わせください。

UPS

UPSオプションは、Triton用システムログソフトと組み合わせて使用可能で、停電の際の安全運転を可能にし、emailにより警告を発する機能があります。システムが完全に回復したら短いビープ音が鳴ります。停電の際、充電されたバッテリにより、システムをsafe modeにし、電源復旧の際に安全に立ち上がる設計になっています。UPSオプションの有無にかかわらず、停電の際に、He3/He4の混合ガスがタンクへ回収される仕組みは、すべてのシステムに組み込まれています。

 

 

ヒーター

10 mK から300 K迄の昇温時間は、約4時間です。. マグネットがある場合、標準的な昇温時間は、12~15時間長くなります。ここで使われているハイパワーヒーターは、4つのプレートに設置され、MercuryiTC温度コントローラーにからコントロールできます。昇温時間を劇的に短くすることができます。自動で運転可能で、サンプルに吸着される可能性のある窒素ガスの使用が不要です。

サンプル交換方法解説ビデオ

カタログ・参考資料

 

出版物

Integration of superconducting magnets with cryogen free dilution refrigerator systems
Download the article here

A micro Kelvin Cryofree platform with noise thermometry
Download the article here

A rapid sample-exchange mechanism for cryogen free dilution refrigerators compatible with multiple high frequency signal connections
Download the article here

A new ultra low temperature cryogen free experimental platform
Download the article here

ニュース

Triton関連の最新ニュース:

1. Microsoft と Charlie Marcusラボが、量子コンピューター開発用に、オックスフォード・インストゥルメンツ社製 希釈冷凍機を採用: http://www.information-management.com/blogs/Quantum-Computers-Big-Data-10027000-1.html

2. IBMの研究者が、量子コンピューター実現への重要な第一歩: http://www.quantumcomputingtechnologyaustralia.com/

3. Raytheon社のサブアトムサイズの研究: http://www.raytheon.com/news/feature/rtn14_subatomic_science.html

4. 英国Oxford Quantumプロジェクト: http://oxfordquantum.org/stories

 

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