[发明专利]垂直可变磁场装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁场装置，特别是涉及一种应用于低温探针台系统的可变磁场强度的垂直可变磁场装置。 

背景技术

现有的基于 公司TTP4低温探针台系统的垂直可变磁场装置在该系统中发挥了不可替代的可实用性作用。垂直可变磁场装置构成了低温霍尔效应测试系统的磁场方案，成为基于该系统所搭建的低温霍尔效应测试系统的重要组成部分。 公司为本低温探针台系统提供的可选附件中的磁场是通过在腔体外部施加的，通过电磁铁(Model EM4和ModelEM7)或低温超导磁铁实现。 

对于电磁铁而言，上述两款电磁铁能够达到施加可变磁场的目的，但是该电磁铁放置在腔体外部，通过腔体外壁耦合到样品处，必然产生磁场分布的改变，使测量产生误差；此外，所加磁场方向与被测样品表面平行，无法完成霍尔效应的测试，如需测量还需定制专用样品台。且该电磁铁装置设备庞大，占用空间。 

对于低温超导磁铁方案，虽然能利用超导绕阻施加可变磁场，但必须额外提供低温环境，无法在室温下完成测试；且选用特定的绕阻材料，该方案能够达到极精确的可变磁场效果，但设备昂贵、成本高另外，配套原料如：液氦被美国垄断，购买困难、价格高。 

目前为止，还没有可用于 公司TTP4低温探针台系统的可变磁场的磁铁装置。 

有鉴于此，上述现有的 公司TTP4低温探针台系统的可变磁场方案存在缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经 验及专业知识，积极加以研究创新，以期研制一种新的垂直可变磁场装置，使其更具有实用性。 

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的 公司TTP4低温探针台系统的可变磁场方案存在的缺陷，而提供一种新的垂直可变磁场装置，所要解决的技术问题是使其能够垂直于样品表面施加可变磁场，在不改变腔室内高真空度，不额外增加外部设备的前提下，实现高真空可变磁场霍尔效应测试，从而更加适于实用。 

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种垂直可变磁场装置，应用于低温探针台系统，该装置包括：顶部永磁铁、底部永磁铁、样品台以及多个支撑螺杆，所述的支撑螺杆一端固定于所述的样品台上；所述的顶部永磁铁固定于所述的支撑螺杆；所述的底部永磁铁设置在所述样品台上。 

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 

优选的，前述的垂直可变磁场装置，其中所述的顶部永磁铁的几何中心与底部永磁铁的几何中心处在同一垂直线上。 

优选的，前述的垂直可变磁场装置，所述的底部永磁铁和顶部永磁铁的材料为钕铁硼材料。 

优选的，前述的垂直可变磁场装置，所述的顶部永磁铁设有多个通孔，所述的支撑螺杆穿过所述的通孔，并采用螺母将顶部永磁铁和支撑螺杆固定。 

优选的，前述的垂直可变磁场装置，所述的顶部永磁铁和底部永磁铁为相异的磁极对应设置，顶部永磁铁和底部永磁铁之间相互吸引。 

优选的，前述的垂直可变磁场装置，所述的顶部永磁铁的几何中心设有垂直方向的观测通孔。 

优选的，前述的垂直可变磁场装置，所述的样品台设有内陷的凹槽，所述的底部永磁铁设置在该凹槽内。 

优选的，前述的垂直可变磁场装置，所述的底部永磁铁的下表面与样品台的下表面处在同一平面内。 

优选的，前述的垂直可变磁场装置，所述的样品台的四角设有通孔。 

优选的，前述的垂直可变磁场装置，所述的通孔为倒置的凸字型通孔。 

优选的，前述的垂直可变磁场装置，所述的顶部永磁铁为长方体，且其底面和顶面为正方形。 

优选的，前述的垂直可变磁场装置，所述的底部永磁铁为圆柱体。 

借由上述技术方案，本发明垂直可变磁场装置至少具有下列优点： 

(1)本发明的垂直可变磁场装置与低温超导磁铁方案相比，无需超导绕阻，无需格外供电支持，无需制冷低温环境，该装置简单易行，节约了成本。 

(2)本发明的垂直可变磁场装置施加磁场方向垂直于样品表面(即：样品台面)。测量霍尔效应时，与水平施加磁场相比，无需额外添加样品台。 

(3)本发明的垂直可变磁场装置设置在低温探针台系统的真空腔体内部，在保持原有的高真空度的同时，磁场不通过任何介质即可施加于样品表面，保证了原有设计的磁场分布不会因为通过介质而发生改变。 

(4)本发明的垂直可变磁场装置采用永磁铁，磁场强度大，可达到甚至高于5000高斯，且磁场强度不会随时间变化，稳定可靠。