光学分析・顕微鏡観察用 薄型・低振動 LHeクライオスタット ST-500/500-C

短い作動距離、低振動・低ドリフト、光学分析・顕微鏡観察に

ST-500型は、光学分析・顕微鏡イメージング・高分解能フォトルミネッセンス用に、振動やドリフトを最小に抑えるよう設計されたクライオスタットです。液体寒剤は排気ポンプを用いずに デュアの陽圧で移送するためポンプの振動もありません。顕微鏡に搭載して使用できるよう レンズ-サンプル間の作動距離が最短:1mm*と短かく、高さ(厚み)は ST-500型:67mm、ST-500-C型:29.5mm と薄型で 限られたスペースへの取付が可能です。サンプルは真空雰囲気中で熱伝導により冷却します。透過実験にも対応でき 上/下 光学窓材も選択できます。
ヘリウム液化・再循環冷却器 RGC4と併用して液体ヘリウム無しで使用することも可能です。
 

株式会社東陽テクニカ 理化学計測部
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特長

ST-500型は、光学分析、顕微鏡イメージング、高空間分解能フォトルミネッセンス用に設計されたクライオスタットです。低熱膨張支持構造と内部防振を組み合わせることで、ナノメートルスケールの振動とドリフトレベルを実現しています。薄型形状により 高倍率光学系で使用するための短い作動距を実現し、一般的な顕微鏡ステージやトランスレーターに取り付けることができます。サンプルは クライオスタット上部から簡単にアクセスして交換することができます。マイクロラマンやマイクロPLなどのアプリケーションにも最適です。
ST-500/500-C型は、液体ヘリウムだけでなく液体窒素でもお使い頂けます。
 

主な特長

  • 低熱膨張と内部の振動分離構造、低振動:±15nm、低ドリフト:±2nm
  • 薄型で 高倍率の顕微鏡にも対応: 高さ(厚み):67mm、又は 29.5mm
  • 顕微鏡 対物レンズ-サンプル間の作動距離:最短 1mm*
        (*:windowサイズ、窓材による)
  • 透過実験にも対応、上/下 光学窓材の選択可能
  • 液体寒剤はポンプを用いずデュアの陽圧で移送するため、排気ポンプの振動はありません。
  • 温度範囲:3.5K typ.*(1)~475K、又は 6K~475K
  • サンプル雰囲気は真空で 熱伝導により冷却、約30分 to 5K
  • PID温度制御用 Lake Shore社校正済み温度センサーと ヒーターを内蔵
  • 磁場印加オプションも用意:永久磁石/超伝導磁石
  • 液体窒素でも使用可能
モデル 高さ(厚み) 温度範囲 振動 ドリフト
ST-500型  薄型:67mm 3.5K typ.*(1)~475K ±15nm ±2nm
ST-500-C型 超薄型:29.5mm 6K typ.~475K

液体ヘリウム無しで使用可能に:ヘリウム液化・再循環冷却器 RGC4(option)

ST-500/500-C型は、ヘリウム液化・再循環冷却器 RGC4と併用することで、液体ヘリウム無しで使用することが可能になります。入手が難しい液体ヘリウムを用意する必要は一切無く、デュアからの寒剤移送の手作業も必要はありません。RGC4と併用する場合でも 低振動:±15nm の低振動で LHe液体ヘリウム温度実験を行うことが出来ます。特に光学分析、顕微鏡観察に最適です。

計測・制御

PID温度コントローラ・校正付温度センサー&ヒーター

クライオスタット内には、PID温度制御用の校正付温度センサー:シリコンダイオードDT670* と ヒーターが内蔵されており、Lake Shore社 温度コントローラ 335型/336型により 安定した温度制御を行えます。
温度センサーは 磁場依存性が小さなCernoxセンサーに変更も可能です。

温度・磁場・電気計測制御ソフトウェア MeasureLINK(Option)

MeasureLINKソフトウェアは、クライオスタットの温度制御・温度モニタと同時に、ソースメジャーユニットM81型を用いた 高感度電流-電圧測定とデータ収集・グラフ表示を行えます。ガウスメータを用いて磁場制御も可能です。プログラミングの必要はなくドラッグ&ドロップの容易な操作により、ユーザー定義の測定シーケンスを設定、実行できます。

多ch同期 ロックインアンプ内蔵 ソースメジャーユニット M81型(Option)

M81型は、クライオスタットの極低温環境下における材料物性・デバイス研究のための、温度-電気測定(I-V抵抗, 微分抵抗測定) に最適な高感度測定器です。
DC+AC出力も可能な精密電源と、微小レベルのDC測定 及び  Lock in Amp測定機能を有し、低抵抗から高抵抗まで幅広いレンジの測定を行えます。印加-測定を最大3系統まで同期測定でき、FET・ホールデバイスなど多pinデバイスの測定も可能です。超電導、熱電、有機、量子・スピントロニクスデバイスなどの評価に活用頂けます。外付けモジュール構成により、プリアンプ及びソースをクライオスタットの直近に配置できることで サンプルへの信号配線長が最小限に抑えられ、ノイズがより低減し測定感度が向上します。

ST-500型 / ST-500-C型 仕様

仕様

ST-500型 ST-500-C型
温度範囲 5K typ.~475K
3.5K typ.(*1)オプション(LN2:80K~475K)
6K typ.~475K
(LN2:80K~475K)
温度安定性(*2) ±50 mK typ. ±50 mK typ.
初期クールダウン時間(LHe使用時) 約30分 to 5K 約30分 to 6K
公称振動振幅 ±15 nm ±15 nm
位置ドリフト ±2 nm/min ±2 nm/min
冷媒消費量(LHe使用時)
室温からベース温度まで
~1 L ~1 L
冷媒消費量(LHe使用時) 5K維持:1.1 L/h
10K維持:0.5 L/h
20K維持:0.2 L/h
6K維持:2.5 L/h
10K維持:0.8 L/h
20K維持:0.4 L/h
冷媒消費量(LN2使用時) 80K維持:0.1 L/h 80K維持:0.1 L/h
初期真空レベル要件(*3) ~10^-4 Torr ~10^-4 Torr
動作中の典型的なベース圧力 ~10^-5 Torr ~10^-5 Torr

 *1 LHe冷却温度(5K程度)以下はポンプを使用
 *2 温度コントローラ使用時
 *3 寒剤を追加する前に室温で測定された圧力

寸法/重量

ST-500型 ST-500-C型
全高 67 mm 29.5mm
内径 73 mm 59 mm
サンプルマウント直径 19.05 mm 19.05 mm
重量(トランスファーラインを除く) 3.2 kg 2.4 kg
輸送重量(クライオスタットのみ) 8.6 kg 8.6 kg
輸送重量(トランスファーライン) 9.1 kg 9.1 kg
輸送寸法(クライオスタットのみ) 762 x 508 x 508 mm  762 x 508 x 508 mm
輸送寸法(トランスファーライン) 2057.4 x 660.4 x 127 mm 2057.4 x 660.4 x 127 mm

サンプルホルダー・光学窓材・電気配線

1. サンプルホルダー

サンプル設置面から上部窓内側までの距離をご指定ください。透過光分析の場合は穴あけ加工対応致します。
(サンプルマウント: ST-500/500-C型:Φ0.75 inch(Φ19mm))

サンプルスペース拡張例 / Attocube XYZステージ取付例

磁場印加 SNOUTオプション 永久磁石(~0.5T)/ 超伝導マグネット

  

2. 光学窓材    詳細はこちら☞

必要な波長に応じて光学窓材を選択できます。詳細については 光学窓材オプション を参照ください。

 ・Fused silica、Sapphire、Zinc selenide、Zinc sulfide、Diamond、Polypropylene、
  Crystalline quartz、Kapton、Mylar、 アルミブランクプレート(光学窓不要の場合, option) など

上部窓
  • WT-ST-500-020-FS: 上部 S1-UVグレード溶融シリカ窓、0.5mm厚、10mmφ
  • WT-ST-500-020-SAPH:上部 サファイア窓、0.5mm厚、1 inchφ
  • WT-ST-500-062-FS: 上部 UVグレード溶融シリカ窓、1.57mm厚、1 inchφ
  • WT-ST-500-080-CAF2:上部 CaF2窓、2mm厚、1 inchφ
下部窓
  • WB-ST-500-020-SAPH:下部 サファイア窓、0.5mm厚、1 inchφ
  • WB-ST-500-062-FS: 下部 UVグレード溶融シリカ窓、1.57mm厚、1 inchφ
  • WB-ST-500-080-CAF2:下部 CaF2窓、2mm厚、1 inchφ
  • WB-ST-500-020-FS: 下部 ブランクプレート(光学窓不要の場合)
 

3. 電気配線フィードスルー    詳細はこちら☞

ユーザーの測定セットアップニーズに合わせて、配線したフィードスルーの提供も可能です。
詳細については 電気配線フィードスルーオプション を参照ください。

 ・多pin:10pin、19pin、26pin、32pin
 ・同軸:BNC、Triaxial、SMA
 ・ブレイクアウトBOX など

    

その他のオプション

1. 校正付温度センサー・PID温度コントローラ

■校正付 温度センサー

クライオスタットには、PID温度制御用の 校正付温度センサー:シリコンダイオードDT670* が1つ標準装備されています。
磁場印加環境の場合など、他のセンサーに交換可能です。

  • CX-1050-CU-HT-1.4M :磁場の影響を受けにくいCernoxセンサー(校正済み)

■PID温度コントローラ

クライオスタットには 温度コントローラ335型 1台が付属しています。

  • 335型 :2ch入力温度コントローラ
  • 336型 :4ch入力温度コントローラ
  • 335-3060型 :4ch入力温度コントローラ(3060型熱電対オプションカード付)
  • 336-3060型 :2ch入力温度コントローラ(3060型熱電対オプションカード付)
 

2. 計測・制御

■計測制御ソフトウエア MeasureLINK-MCS

スクリプト開発ライセンス付きのMeasureLINK-MCSソフトウェア。クライオスタットシステムモニタリング、Lake Shore の計測器や サードパーティ機器の計測制御が可能です。購入したバージョンの生涯アクティベーションと、Lake Shore社製機器ドライバ、チャートレコーダー機能、およびドラッグ&ドロップ測定シーケンスを備えています。一部アプリケーションパックは別売りとなります。


■ロックインアンプ内蔵 ソースメジャーユニット M81型

温度-電気測定(I-V抵抗, 微分抵抗測定) に最適な高感度測定器です。AC+DC出力も可能な精密電源と、微小レベルのDC測定 及び ロックインAC測定機能を有し、低抵抗から高抵抗まで幅広いレンジの測定を行えます。詳細はこちら M81型 を参照ください。

  • M81-SSM-X :X=2, 4, 6チャンネルを備えたM81型SMU
           ※組み合わせるソースモジュール、測定モジュールは以下をご参照ください。
  • VM-10 :AC/DC電圧測定モジュール+ロックインアンプ
  • BCS-10 :AC/DC平衡電流ソースモジュール
  • CM-10 :AC/DC電流測定モジュール+ロックインアンプ
  • VS-10 :AC/DC電圧ソースモジュール
     

3. その他のオプション

■Snout拡張
  • ST-500-EXT-PM :拡張真空シュラウドと永久磁石用の放射シールドを備えたサンプルマウント拡張
  • ST-500-EXT-SCON :SCON に適合する拡張真空シュラウドと放射シールド備えたサンプルマウント拡張
■冷却放射シールド窓(ST-500のみ)
  • WT-ST-500-SHIELD :直径0.875インチのクリアビュー溶融シリカ窓とリテイナーが含まれています

その他の構成

磁気測定用のサンプル拡張

磁気測定用のST-500は、磁石のボア内で使用するための拡張サンプルマウントを備えています。この拡張サンプルマウントは、個別に購入することも、最大0.5Tの永久磁石のセットで購入することもできます。

拡張サンプルマウントと永久磁石を備えたST-500を示しています。延長部の長さは発注時に指定でき、サンプルに対する磁石の位置はテフロンスペーサーを使用して固定されます。磁場の方向は、サンプル面に垂直です。

磁気測定用の拡張サンプルホルダーと真空シュラウド、標準サンプルホルダーと真空シュラウドを備えたクライオスタットをそれぞれ注文可能です。また2つのホルダーの切り替えは、サンプルを交換と同じくらい簡単です。

セットは最大5つの交換可能な磁石で構成されます。フルセットでは0.1Tの個別のステップで測定できます。既存のST-500クライオスタットは、特別なサンプルホルダー、真空シュラウドの上部プレート、および放射シールドカバーを注文するだけでアップグレードできます。

磁気測定用のサンプル拡張 磁気測定用のサンプル拡張

超高真空タイプ ST-500-UHV

ST-500-UHVは顕微鏡検査用のUHVクライオスタットです。
このクライオスタットは、標準のST-500顕微鏡クライオスタットのすでに実証済みの超低振動および熱ドリフトとUHV互換の設計機能を組み合わせたものです。この連続フロークライオスタットには、標準のST-500と同じ熱交換器設計が含まれているため、熱ドリフトが約2 nm /分と低くなっています。また、標準のST-500と同じ低いベース温度(3.8 K)とヘリウム消費量(~1.1 L / h)を備えています。175°C(~450 K)までベーキング可能で、このクライオスタットは真のUHVであり、短い作動距離測定用に構成されたビューポートを備えています。必要な透過範囲に合わせて、さまざまな窓材を利用できます。窓の厚さにもよりますが、作動距離は1mmと短くすることができます。標準のST-500と同様に、この用途の広い設計は、x-y-zモーション用の内部ナノポジショニングステージを受け入れるように変更できます。ナノポジショニングステージを組み込んだシステムは、サンプルの冷却に柔軟なUHV銅製サーマルブレードを利用しています。このクライオスタットは、反射または透過測定用に構成することもでき、電気フィードスルーを備えているため、さまざまな電気測定が可能です。
ST-500-UHVは、液体ヘリウムまたは液体窒素で使用でき、任意の方向で動作します。

ST-500-UHV

マイクロマニピュレーション極低温プローバー

ST-500シリーズプローブステーションは、ウェハーとデバイスに真空および極低温プロービングを可能にする高性能研究用機器です。
ST-500クライオスタットは、これらのプローブステーションのプラットフォームであり、優れたサンプル位置安定性を提供する低振動技術を備えています。
MEMS、ナノスケールエレクトロニクス、超伝導、強誘電体、材料科学、光学など、さまざまなアプリケーションに対応します。

■マイクロ分光オプション
ST-500で使用するように構成された特殊なダイヤモンドアンビルセル(Diacell®CryoDAC-ST)はeasyLab TechnologiesLtdから入手できます。ST-500で使用するように構成された特殊なダイヤモンドアンビルセルはD'Anvilsから入手できます。
■attocubeのナノポジショニングステージ
ナノポジショニングステージは、ST-500に取り付けて、多くの短作動距離アプリケーションに使用できます。 この設計では標準のST-500クライオスタットをベースとして使用しているため、既存のクライオスタットをattocube構成にアップグレードできます。 これらの写真は、光学テーブルと接続する下部に取り付けられた特別なフランジを備えたST-500-attocubeを示しています。
イクロ分光オプション
イクロ分光オプション
attocubeのナノポジショニングステージ
■直径11インチの真空シュラウドを備えた特別なST-500-LGV
お客様が設計したサンプルホルダーは非常に大きいため、直径11インチの大きな真空シュラウドを使用しました。
■電気測定用のブレイクアウトボックスアクセサリ
電気測定のために複数のフィードスルーを必要とするお客様のために、Janisはブレイクアウトボックスの製作が可能です。 写真は、Oリングで密閉された上部と下部のウィンドウとブレイクアウトボックスを備えた特別なST-500を示しています。
直径11の真空シュラウドを備えた特別なST-500-LGV 電気測定用のブレイクアウトボックスアクセサリ
■サンプルエクステンションとブレイクアウトボックスアクセサリ ■Oリングで密閉された上部と下部のウィンドウ
エポキシシールできない柔らかい窓が必要なお客様のために、Oリングシールを使用して窓を取り付けるオプションを提供しています。 下部ウィンドウは、クライオスタットの底面と同じ高さになるように凹んでいます。 写真は、上部と下部のウィンドウがOリングで密閉されたクライオスタットを示しています。 このクライオスタットは、ブレイクアウトボックスも備えていました。
サンプルエクステンションとブレイクアウトボックスアクセサリ Oリングで密閉された上部と下部のウィンドウOリングで密閉された上部と下部のウィンドウ
■特別なNW-50トップフランジを備えたST-500
写真は、お客様の既存の機器とベローズとで接続するための特別なNW-50トップフランジを備えたモデルST-500を示しています。
■2つの特別なサンプルホルダーと黒色アルマイトベースプレートを備えたST-500
2つの特別なサンプルホルダー(DIPソケットと特別な顧客設計)、黒色の陽極酸化アルミニウムベースプレートがあります。 ベースプレートはお客様の仕様に合わせて設計されているため、お客様は独自のセットアップでST-500を取り付けることができます。 ST-500は垂直に操作されます。 このベースプレートの設計には、アダプターフランジが必要です。 ベースプレートにタップ穴の代わりにクリアランス穴がある場合、お客様は、特別なハードウェアを独自に用意することなく、ST-500を光学ベンチに直接取り付けることができます。
サンプルエクステンションとブレイクアウトボックスアクセサリ Oリングで密閉された上部と下部のウィンドウ
■光学テーブル用取付フランジ
このST-500には、光学テーブルにボルトで固定できる取り付けフランジが含まれています。
■スペアトッププレート
写真は、ST-500顕微鏡クライオスタットのアクセサリまたはアップグレードとして利用できるスペアのトッププレートを示しています
サンプルエクステンションとブレイクアウトボックスアクセサリ Oリングで密閉された上部と下部のウィンドウ
■ST-500で使用するための特別なXYマニピュレーターステージ ■高解像度顕微鏡用の超伝導磁石
高安定顕微鏡用クライオスタットで動作するように設計されたこのシステムは、最大6Tの磁場中で顕微鏡測定が能/です。このシステムには、サンプルのスキャンとフォーカシング用のxyz変換ステージが付属しており、ヘリウムでの磁気光学イメージング用に設計されています。
ST-500で使用するための特別なXYマニピュレーターステージST-500で使用するための特別なXYマニピュレーターステージ 高解像度顕微鏡用の超伝導磁石