Bij de testopstelling werd het gemodificeerde Paragraf GHS09CC-apparaat blootgesteld aan een 14T magnetisch veld. Dit werd aangebracht via een supergeleidende solenoïde magneet van Oxford Instruments. Met de nieuw uitgebrachte Proteox verdunningskoelkast werd het temperatuurniveau onder de 100mK gebracht.
Normaal gesproken zou onder deze zware bedrijfsomstandigheden het verkrijgen van gegevens over veldsterkte onmogelijk zijn. De betrokken lage temperaturen zouden leiden tot kwantumeffecten die de sensor. Zelfs voordat deze extremen worden bereikt, zouden andere anomalieën invloed hebben op de lineariteit van de sensor, waardoor nauwkeurige metingen erg moeilijk te bereiken zijn.
"Hall Effect-sensoren konden tot nu toe geen mK-werking bieden", zegt Ellie Glananis van Paragraf, "De tests uitgevoerd door Oxford Instruments onderstrepen de kwaliteit van de grafeensubstraten die we kunnen fabriceren voor geavanceerde elektronische systemen, evenals onze aangeboren mogelijkheid om ze aan te passen aan de eisen van de klant. Er is geen andere Hall Effect-sensor voor cryogene temperatuur die voldoet aan deze operationele parameters, wat aantoont dat we ons hier echt kunnen onderscheiden. "
"Conventionele Hall-sensoren kunnen last hebben van bevriezing van dragers bij mK-temperaturen, en zelfs als ze nog steeds zouden kunnen functioneren, is hun warmteafvoer veel te hoog", zegt Benjamin Bryant van Oxford Instruments, "geven grafeensensoren ons en onze klanten de kans om de eerste keer, om in situ hoge magnetische velden te monitoren in experimenten met ultralage temperatuur. "
Fysische laboratoria met hoge energie en andere instellingen voor fundamenteel onderzoek moesten voorheen vertrouwen op kant-en-klare cryo-geclassificeerde Hall-sensoren (geclassificeerd tot 1.5K bij het laagste) of dure aangepaste NMR-sondes. Deze genereren een aanzienlijke hoeveelheid warmte en dit heeft een nadelige invloed op het in stand houden van een mK-omgeving en daarmee op de behaalde resultaten.
De Paragraf-sensor daarentegen genereert 6 ordes van grootte minder warmte (waarbij nW in plaats van mW-cijfers wordt afgevoerd). Door optimalisatie van het samenstellende grafeen kan het lineaire werking ondersteunen en klanten een baanbrekende detectieoplossing bieden die ongeëvenaard is in termen van prestaties, reproduceerbaarheid van gegevens en kalibratiegemak.
De Oxford Instruments Proteox-verdunningskoelkast was cruciaal bij deze tests. Het heeft de capaciteit om nauwkeurig gecontroleerde temperaturen te ondersteunen over een uitgebreid bereik van 10 mK tot 30 K, zelfs bij blootstelling aan zeer hoge magnetische velden. Ter vergelijking: concurrerende verdunningskoelkasten kunnen alleen overweg met veel smallere temperatuurbereiken. Het biedt een flexibel platform voor het opschalen van geavanceerde kwantumhardware-oplossingen.
De mK-compatibele sensoren van Paragraf zullen de weg banen voor meer geavanceerde wetenschappelijke instrumenten, en Oxford Instruments zal een van de eerste klanten worden in dit opwindende nieuwe gebied.