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新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

产品简介

新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪 M81-SSM 为先进测量应用提供了一种简单而直接的方法。

产品型号:
更新时间:2024-04-18
厂商性质:生产厂家
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一款专用于从DC到100kHz的低电平测量的创新架构


新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪 M81-SSM为先进测量应用提供了一种简单而直接的方法。M81-SSM消除了多种特定功能仪器安装的复杂性,将直流和交流源的便利性与测量相结合,包括了锁相的灵敏度和测量性能。这种噪声极低的同步信号源和测量系统可确保很小的仪表空间内(每台半机架)具有 1~3 个信号源通道和 1~3 个测量通道的固有同步测量功能,因此可高度适应各种材料和器件研究应用。


M81-SSM主要特征

☛  特殊的实时采样架构实现同步源和测量

☛  所有通道可进行振幅、时间及频率同步

☛  专为科研级低电平测量应用设计

☛  为所有测量提供高度可配置的锁相测量

☛  在独立的信号链上同时输出直流和交流(最高 100 kHz)信号

☛  在半机架空间内集成 1~3 个通道的直流和交流电源及1~3个通道的直流和交流测量


特殊的实时采样架构,可实现同步源和测量

☛  MeasureSync™ 技术可在同一时间对所有通道进行采样,确保在相同条件下对被测器件或样品进行测试,获得一致性的数据

☛  用户可在所有测量通道上选择直流/交流振幅和相位检测

☛  共用 DAC/ADC 采样时钟可确保3个信号源和3个测量模块之间高度精确和一致的信号源/测量值时序同步


专为科研级低电平测量应用设计

☛  线性模块电源架构可确保尽可能低的源/测量噪声

☛  数据转换器、模块和被测器件 (DUT) 之间为全模拟信号路径

☛  远程模块可实现到被测器件(DUT)的尽可能短的信号路径,从而隔离敏感模拟电路与数字电路和传统单外壳仪器设计中典型的不必要干扰源


直流仪器的绝对精度+交流仪器的检测灵敏度

☛  所有源和测量通道都支持直流和交流至 100 kHz 的信号

☛  优化了基波、谐波和相位交流加直流偏置测量

☛  模块化设计允许用户灵活配置模块,以满足特定应用的需要


特殊、灵活的仪器/分布式模块架构

☛  可远程安装的放大器模块可在不同仪器之间互换

☛  系统重新配置时可动态识别模块

☛  使用简洁的用户界面(UI)和通用的应用编程程序接口(API),可快速设置并缩短学习曲线


新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪 M81-SSM组成部分

☛  M81主机最多可连接三个源模块和三个测量模块

☛  对每项不同的测量交换模块并调整配置

☛  所有模块支持测量直流和交流至100 kHz

☛  所有模块均经过优化,可通过共用振幅和频率实现超高精度测量

新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪


灵活的测量能力

新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪 M81-SSM提供直流和交流激励及测量功能,用于表征材料和器件在低温、室温和高温环境中的性能。

新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

在低电阻测量应用中,选择差分电流源和电压测量模块组合,需要精确的激励电流和平衡(浮动)采样连接的降噪优势;或者与额外的电压源和电流测量模块混合匹配,用于复杂的高阻抗或栅极偏置应用,这些应用需要精确的电压控制和扫描测试机制。

与窄带宽直流系统不同,M81-SSM模块的工作频率可从极低到100kHz。用户可以选择测量带宽以避免1/f噪声和测试环境噪声高的其他频带。

MeasureSync™ 技术可在同一时间对所有信号源和测量通道进行采样,确保在相同条件下对被测器件或样品进行测试,从而获得一致的数据。

Lake Shore MeasureLINK™ 软件可提供可配置的测量脚本和回路,以支持各种应用。同时可以非常方便的与Lake Shore低温探针台、低温恒温器、超导磁体以及第三方系统集成。

这些综合能力使 M81-SSM 成为表征多种结构(包括纳米结构、单层和多层原子结构、MEMS、量子结构、有机半导体和超导材料)的出色解决方案。


M81-SSM应用领域

直流输运:I-V曲线,4线法

(主要模块:VS模块+CM模块)


理想应用:二维材料、纳米线、有机半导体


M81的优势:低电压源噪声、低电流测量噪声

新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

交流输运:交流电阻、方块电阻和交流电流霍尔

(BCS模块+VM模块)


理想应用:金属-绝缘体转变、二维材料、超导材料


M81的优势:交流电流霍尔:同步测量电阻和霍尔电压;

在一个低温恒温器中同时测量多达三个不同频率的器件

新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

光电二极管和光电晶体管

(CM 模块 + 偶尔使用 VS 模块)


理想应用:红外敏感材料、日盲材料、二维材料


M81的优势:可程控偏置电压源

新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

自旋输运

(DC/AC: BCS 模块 + VM 模块)


理想应用:自旋轨道扭矩(SOT)、非局域电阻、自旋阀


M81的优势: SOT:同步测量电阻、霍尔电压和谐波霍尔电压

新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

微分电导

(VS模块+CM模块)


理想应用:MIS 结、约瑟夫森结、晶体管中的缺陷表征


M81的优势:双 DAC 交流和直流源(在适当量程内)

新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

热输运

(AC,BCS 模块 + VM 模块)


理想应用:热电材料、一维材料


M81的优势:相位相关电流源,同步谐波检测

新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪


新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪 M81-SSM主要参数


源通道


源通道功能

直流、正弦波、三角波(最高 5 kHz)、方波(最高 5 kHz)

源同步功能

同步另一个通道或外部参考信号

频率范围

100 µHz 至   100 kHz(或模块带宽,以较小者为准)

频率分辨率

大于 100 µHz,6位数字显示

频率精度

0.06%

相位噪声

100 ms 时间常数,12 dB/oct:

内部参考:<0.0001° RMS @ 10 kHz

外部参考:<0.002° RMS @ 10 kHz

动态储备

>120 dB (典型)


测量通道

测量通道功能

直流、交流(RMS、峰值)和锁相(X 和 Y、R 和 Θ)

锁相参考

任何信号源通道或外部参考输入

参考输入

BNC: 正弦波 ≥ 1 VPP ≥ 200 Hz;方波 ≥ 1 VPP ≥ 10 mHz

参考输出

BNC: 3.3 V方波

监视输出

BNC: M1 监视器,M2监视器,M3监视器,手动输出

数字输入

6 针 3.5 毫米可拆卸接线板:

2 个 TTL 兼容输入:

Vhigh 标称电压   3.3 V;Vlow电压: 0 V

数字输出

6 针 3.5 毫米可拆卸接线板:

2 个 TTL 兼容输入:

3.3 Vhigh   标称电压 @ 1 mA

总谐波失真

<0.1%,从DC到100 kHz,典型值

采样率

375 kSa/s

预热时间

60 分钟达到指丶定精度

隔离

测量公共端与机箱接地隔离

前面板显示

5英寸电容触摸屏,彩色TFT-LCD WVGA(800×480),带LED背光



系统速度


USB

GPIB

以太网

数据传输最大读取速率(记录/秒)

5000

5000

5000

数据传输最大数据吞吐量(kB/s)

20

40

80

典型 SCPI 查询响应时间 (ms)

15

20

60



MeasureSync™ 架构说明

MeasureReady 新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪 M81-SSM 采用特殊的 MeasureSync™ 信号同步技术,可在每个通道上进行连续数据采样,其噪声和灵敏度水平与其他高水平的科研级信号源和测量仪器相当。M81-SSM减少了所需仪器和软件的数量和类型,简化了复杂材料表征操作的设置和运行。它通过单一界面统一了所有配置和实验功能,并使用功能强大的 MeasureLINK™ 软件进行进行测量。



新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

传统仪器搭建


多器件测试的传统仪器搭建


☛  典型的材料和器件表征应用需要直流和交流仪器的组合

☛  传统实验装置通常涉及物理尺寸较大的采样仪器设备,需要在样品和仪器之间使用较长的信号电缆

☛  许多应用需要多个源通道和多个测量通道,而同步所有通道是一项极大的挑战

☛  模块化的 "机架和堆叠 "方法需要操作人员具备高水平的技能才能取得可靠的结果

☛  随着信号源和测量通道数量的增加,对冗余、独立仪器的需求也随之增加,但可能会增加总体实施成本



新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

M81同步源测试

M81-SSM优势


☛  减少独立仪器的数量,使安装和操作更加简便,并将直流皮安表、电压表和交流锁相放大器的功能结合在一起

☛  减少信号源、测量和样品之间的信号电缆数量和长度,最大限度地减少寄生现象(漏电、噪声、电阻和电抗)

☛  增加通道数量实现同步或并行的样品/器件测试

☛  通过简单地为各种应用测试交换模块配置,即可轻松实现重新配置

☛  成本远低于传统的多仪器配置


特殊的信号技术模块

M81-SSM系统提供直流至 100 kHz 的精密电子信号源和测量功能,具有 375 kHz (2.67 μs) 信号源/测量数字化率,最多可连接 3 个信号源和 3 个测量前端模块。

所有模块均采用线性电路设计,由高度隔离的线性电源供电,确保尽可能低的电压/电流噪声,可与先进的锁相放大器和科研级源和测量仪器相媲美。


新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪


这些具有嵌入式校准数据的可快速更换模块能够在实验设置期间和实验设置之间进行快速测量重新配置。模块结构紧凑、屏蔽良好,可根据应用要求和用户偏好进行远程、机架或台式安装。为实现与主仪器的互连,模块标配 2 米电缆,但用户也可以订购 8 米延长电缆,以实现长达 10 米的连接。


M81-SSM内置功能:


■  双交流和直流量程信号源,只需一个模块(VS-10电压源模块)和样品/器件连接,即可实现对直流、交流或直流叠加交流幅值信号的精确、全面控制


新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

■  无缝量程变化测量,在需要多次量程变化的信号扫描应用中,可显著减少或消除典型的量程变化引起的测量偏移/不连续(VM-10 模块)


新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪


将交流和直流集成到单一信号源和测量模块中:

☛  简化与被测设备的连接

☛  简化接地回路连接方案

☛  无需更改硬件或连接,通过设置程序即可实现直流和交流信号的源激励和测量,简化了测试编程

☛  可使用直流偏置进行交流调制,并提供高度灵活的信号和测量分辨率选项


源模块和测量模块概览


BCS-10平衡电流源模块


新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

该模块提供 1 pA 至 100 mA 的可程控电流,最大顺从电压±10 V,从直流至100 kHz正弦输出。



VS-10电压源模块


新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

该模块可提供±1 nV 至 ±10 V 的可程控电压,最大顺从电流 100 mA ,从直流至100 kHz 正弦输出。


CM-10电流测量模块


新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

该模块可在直流至 100 kHz 范围内,以接近零的输入偏置电压测量 fA 至 100 mA 的电流,包括幅值、相位和谐波检测功能。


VM-10电压测量模块


新一代多通道高精度低噪声综合电学测量仪

该模块可在直流至 100 kHz范围内,提供从nV到 10 V 电压测量,包括振幅、相位和谐波检测功能。




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