La configuration de test a vu le dispositif Paragraf GHS09CC modifié exposé à un champ magnétique de 14T. Cela a été appliqué via un aimant solénoïde supraconducteur d'Oxford Instruments. Le niveau de température a été abaissé en dessous de 100 mK, en utilisant le nouveau réfrigérateur à dilution Proteox.
Normalement, dans ces conditions de fonctionnement difficiles, l'acquisition de données d'intensité de champ serait impossible. Les basses températures impliquées entraîneraient des effets quantiques qui satureraient le capteur. Même avant d'atteindre ces extrêmes, d'autres anomalies auraient un impact sur la linéarité du capteur, rendant ainsi des mesures précises très difficiles à réaliser.
«Les capteurs à effet Hall n'ont pas été en mesure d'offrir un fonctionnement mK jusqu'à présent», déclare Ellie Glananis de Paragraf, «Les tests menés par Oxford Instruments soulignent la qualité des substrats de graphène que nous pouvons fabriquer pour les systèmes électroniques de pointe, ainsi que notre capacité à les adapter selon les exigences des clients. Il n’existe aucun autre capteur de température cryogénique à effet Hall évalué à ces paramètres opérationnels, ce qui montre que nous pouvons vraiment nous différencier ici. »
«Les capteurs à effet Hall conventionnels peuvent souffrir du gel des porteurs à des températures mK, et même s’ils pouvaient encore fonctionner, leur dissipation thermique est beaucoup trop élevée», déclare Benjamin Bryant d'Oxford Instruments, «les capteurs de graphène nous donnent, ainsi qu'à nos clients, la possibilité de la première fois, pour surveiller des champs magnétiques élevés in situ dans des expériences à très basse température. »
Les laboratoires de physique des hautes énergies et d'autres établissements de recherche fondamentale devaient auparavant s'appuyer sur des capteurs à effet Hall cryo-classés (évalués à 1.5K au plus bas) ou des sondes RMN personnalisées coûteuses. Ceux-ci génèrent une quantité considérable de chaleur, ce qui a une influence néfaste sur la capacité à maintenir un environnement mK et donc sur les résultats obtenus.
En revanche, le capteur Paragraf génère 6 ordres de grandeur en moins de chaleur (dissipant nW plutôt que mW). Grâce à l'optimisation du graphène constitutif, il peut prendre en charge un fonctionnement linéaire - offrant aux clients une solution de détection révolutionnaire qui est inégalée en termes de performances, de reproductibilité des données et de facilité d'étalonnage.
Le réfrigérateur à dilution Oxford Instruments Proteox a joué un rôle central dans ces tests. Il a la capacité de supporter des températures contrôlées avec précision sur une plage étendue de 10 mK à 30K, même lorsqu'il est soumis à des champs magnétiques très élevés. Les réfrigérateurs à dilution concurrents, en comparaison, ne peuvent faire face qu'à des plages de température beaucoup plus étroites. Il fournit une plate-forme flexible pour répondre à la mise à l'échelle des solutions matérielles quantiques avancées.
Les capteurs capables de mK de Paragraf ouvriront la voie à des instruments scientifiques plus avancés, avec Oxford Instruments en passe de devenir l'un des premiers clients dans ce nouveau domaine passionnant.