マイクロプロセッサーをもちいたNMR温度計の開発

使用微处理器开发核磁共振温度计

基本信息

批准号：
02554009
负责人：
小松原武美
金额：
$ 3.26万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至 1992
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02554009/
关键词：
パルスNMR マイクロプロセッサー超低温核スピン温度計 NMR温度計 GPIB 核磁気共鳴パルスNMR、マイクロプロセッサ-、超低温、核スピン、温度計、NMR温度計、GPIB、マイクロプロセッサ-

项目摘要

この研究はパルスNMR法によって1K以下の温度領域、特に10mK以下の温度領域で温度計測を行うマイクロプロセッサーを組み込んだ測定装置を開発し、研究者にとって使いよい温度計として完成させることであった。過去に作られたNMR温度計は室温に対する安定度の悪いものが多かった。我々が調べたところ,不安定性の主要な原因は同調回路のインダクタンスの温度特性の悪さにあることが判明した。受信回路とパルス発生回路のLC同調回路をCR同調回路へ変えることにより温度特性を格段に改善することができた。マイクロプロセッサーは時間間隔の測定などに優れた性能をもっており,パルスNMRのコントローラとして最適なものであった。マイクロプロセッサーを組み込んだNMR装置を開発し,そしてプロセッサーの能力を十分に引き出すソフトウェアを開発した。そして,このNMR温度計の性能試験を中心に行った。その結果,ヘリウム3隔解圧力温度計と比較し,0.3mKから固体ヘリウム3の核磁気転移温度まで反強磁性スピン波による融解圧力の温度の4乗に比例する変化を観測し、正しく温度を測定できることが明らかになった。また,15ヵ月の長期使用試験を行い、安定に動作する事が確認できた。

本研究的目的是开发一种包含微处理器的测量装置，可以使用脉冲核磁共振方法测量低于 1 K 的温度范围，特别是低于 10 mK 的温度范围，并将其完成为温度计，易于研究人员使用。过去制造的许多核磁共振温度计在室温下稳定性较差。我们的调查表明，不稳定的主要原因是调谐电路的电感温度特性较差。通过将接收电路和脉冲生成电路中的LC调谐电路替换为CR调谐电路，我们能够显着改善温度特性。微处理器在测量时间间隔方面具有出色的性能，使其成为脉冲核磁共振控制器的理想选择。我们开发了一种包含微处理器的 NMR 设备，并开发了充分利用处理器功能的软件。然后，我们重点对这款核磁共振温度计进行了性能测试。结果，与氦 3 离散压力温度计相比，我们观察到从 0.3 mK 到固体氦 3 的核磁转变温度，由于反铁磁自旋波与温度的四次方成正比，熔化压力发生了变化，并且很明显，它是可以测量的。此外，我们还进行了15个月的长期使用测试，确认其运行稳定。