Im Testaufbau wurde das modifizierte Paragraf GHS09CC-Gerät einem 14T-Magnetfeld ausgesetzt. Dies wurde über einen supraleitenden Magnetmagneten von Oxford Instruments aufgebracht. Das Temperaturniveau wurde unter Verwendung des neu freigegebenen Proteox-Verdünnungskühlschranks unter 100 mK gesenkt.
Normalerweise wäre unter diesen rauen Betriebsbedingungen die Erfassung von Feldstärkedaten unmöglich. Die damit verbundenen niedrigen Temperaturen würden zu Quanteneffekten führen, die das sättigen würden Sensor. Noch bevor diese Extreme erreicht wurden, würden andere Anomalien die Linearität des Sensors beeinflussen, wodurch es sehr schwierig wird, genaue Messungen zu erzielen.
„Hall-Effekt-Sensoren konnten bisher keinen mK-Betrieb anbieten“, sagt Ellie Glananis von Paragraf. „Die von Oxford Instruments durchgeführten Tests unterstreichen die Qualität der Graphensubstrate, die wir für hochmoderne elektronische Systeme herstellen können, sowie für unsere angeborenen Fähigkeit, sie nach Kundenwunsch anzupassen. Es gibt keinen anderen kryogenen Temperatur-Hall-Effekt-Sensor, der für diese Betriebsparameter ausgelegt ist, was zeigt, dass wir uns hier wirklich differenzieren können. “
„Herkömmliche Hallsensoren können bei mK-Temperaturen ein Einfrieren der Ladungsträger erleiden, und selbst wenn sie noch funktionieren könnten, ist ihre Wärmeableitung viel zu hoch“, sagt Benjamin Bryant von Oxford Instruments das erste Mal, um hohe Magnetfelder in situ in Experimenten mit extrem niedrigen Temperaturen zu überwachen. “
Hochenergiephysiklabors und andere Grundlagenforschungseinrichtungen mussten sich bisher auf handelsübliche Hall-Sensoren mit Kryo-Bewertung (niedrigste Nennleistung 1.5 K) oder teure kundenspezifische NMR-Sonden verlassen. Diese erzeugen eine beträchtliche Wärmemenge, was sich nachteilig auf die Fähigkeit zur Aufrechterhaltung einer mK-Umgebung und damit auf die erzielten Ergebnisse auswirkt.
Im Gegensatz dazu erzeugt der Paragraf-Sensor 6 Größenordnungen weniger Wärme (wobei nW statt mW-Zahlen abgeführt werden). Durch die Optimierung des Graphenbestandteils kann der lineare Betrieb unterstützt werden. Dies bietet Kunden eine bahnbrechende Sensorlösung, die hinsichtlich Leistung, Datenreproduzierbarkeit und einfacher Kalibrierung ihresgleichen sucht.
Der Proteox-Verdünnungskühlschrank von Oxford Instruments war bei diesen Tests von zentraler Bedeutung. Es hat die Fähigkeit, präzise geregelte Temperaturen über einen weiten Bereich von 10 mK bis 30 K zu unterstützen, selbst wenn es sehr hohen Magnetfeldern ausgesetzt ist. Konkurrierende Verdünnungskühlschränke können im Vergleich dazu nur viel engere Temperaturbereiche bewältigen. Es bietet eine flexible Plattform für die Skalierung fortschrittlicher Quantenhardwarelösungen.
Die mK-fähigen Sensoren von Paragraf werden den Weg für fortschrittlichere wissenschaftliche Instrumente ebnen. Oxford Instruments wird einer der ersten Kunden in diesem aufregenden neuen Bereich.