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HoAl2實(shí)現磁制冷新突破?新一代激光浮區法單晶爐及單晶定向系統提供支持!

更新時(shí)間:2024-06-04點(diǎn)擊次數:70

磁熱效應是指在絕熱條件下,磁性材料由外部磁場(chǎng)控制而產(chǎn)生溫度變化的熱力學(xué)現象。相比于傳統氣體壓縮制冷技術(shù),基于磁熱效應的磁制冷技術(shù)因其具有環(huán)境友好和高效節能的潛力,是一種新型綠色的替代技術(shù),具有廣泛的應用前景。因此,設計出具有高效磁熱效應的材料成為了實(shí)現磁制冷技術(shù)實(shí)際應用的關(guān)鍵。

 

最近,一種與超導磁體相結合的主動(dòng)磁性再生制冷機被開(kāi)發(fā)出來(lái),并成功地液化了氫氣[1]。這項技術(shù)為利用新型磁制冷技術(shù)進(jìn)行氫液化開(kāi)辟了一扇新的窗口,超越了傳統氣體壓縮/膨脹技術(shù)的局限。在這項研究中,HoAl2因為其在氫液化溫度附近具有較大的磁熵變化,被用作了磁性制冷劑。近期,日本國立材料科學(xué)研究所的Naoki Kikugawa等人[2]創(chuàng )新性的通過(guò)新一代激光浮區法單晶爐生長(cháng)了長(cháng)度50 mm的HoAl2單晶,并對該單晶樣品的比熱、磁化率、等溫磁化強度和熱膨脹等物理性能進(jìn)行了測量和研究。此外,作者還通過(guò)磁熵變化評估了磁熱效應,并研究了沿主軸([100]、[110]和[111])方向的各向異性物理性質(zhì)。相關(guān)成果以《Single-Crystal Growth of a Cubic Laves-Phase Ferromagnet HoAl2 by a Laser Floating-Zone Method》為題發(fā)表在Crystals 上(https://doi.org/10.3390/cryst13050760)。

 

文章中生長(cháng)HoAl2單晶所采用的設備為Quantum Design Japan公司推出的型號為L(cháng)FZ-2KW的新一代激光浮區法單晶爐,文中提及的相關(guān)晶體生長(cháng)參數為:

1)樣品原料名義組分優(yōu)化為:Ho:Al=1:2.5。過(guò)量的Al用于補償晶體生長(cháng)過(guò)程中的揮發(fā)損耗。

2)氣氛:Ar(96%)和H2(4%)混合氣體。

3)氣體流速和壓強:1 L/min, 0.3MPa

4)晶體生長(cháng)速度:5 mm/hour

5)晶體生長(cháng)轉速:10 rpm


文章中HoAl2單晶定向研究所采用的設備為日本Pulstec公司推出的型號為s-Laue的新一代單晶定向系統。



圖片引自[1]

 

新一代高性能激光浮區法單晶爐


Quantum Design Japan公司推出的新一代高性能激光浮區法單晶爐(型號:LFZ-2kW)傳承日本理化研究所(RIKEN,CEMS)的先進(jìn)設計理念,具有更高功率、更加均勻的能量分布和更加穩定的性能,將浮區法晶體生長(cháng)技術(shù)推向一個(gè)全新的高度!

 

新一代高性能激光浮區法單晶爐適用于凝聚態(tài)物理、化學(xué)、半導體、光學(xué)等多種學(xué)科領(lǐng)域相關(guān)單晶材料制備,尤其適合高飽和蒸汽壓、高熔點(diǎn)材料及高熱導率材料等常規浮區法單晶爐難以勝任的單晶生長(cháng)工作。

 

新一代激光浮區法單晶爐較傳統設備的技術(shù)優(yōu)勢:

?  采用全新五束激光設計,確保熔區能量分布更加均勻 

?  更加科學(xué)的激光光斑優(yōu)化方案,有助于降低晶體生長(cháng)過(guò)程中的熱應力

?  采用特殊的實(shí)時(shí)溫度集成控制系統



新一代高性能激光浮區法單晶爐

 

新一代X射線(xiàn)單晶定向系統


日本Pulstec公司推出的新一代X射線(xiàn)單晶定向系統s-Laue,是一款基于圓形全二維面探測器技術(shù)。該設備配備六軸樣品臺,具有功率?。?0KV/1.5mA,因此輻射?。?、操作簡(jiǎn)單、測試效率高(典型X射線(xiàn)曝光時(shí)間為15秒)等特點(diǎn),可提供臺式、便攜式(即將發(fā)布,敬請期待)兩種類(lèi)型設備,既可滿(mǎn)足實(shí)驗室對小樣品進(jìn)行單晶定向的需求,也可以用于大型零件的現場(chǎng)晶體定向。


應用領(lǐng)域:

可廣泛應用于超導、鐵電、鐵磁、熱電、介電、半導體、光學(xué)等物理、化學(xué)、材料相關(guān)學(xué)科的晶體定向。



新一代X射線(xiàn)單晶定向系統s-Laue

 

參考文獻:

[1] Kamiya, K.; Matsumoto, K.; Numazawa, T.; Masuyama, S.; Takeya, H.; Saito, A.T.; Kumazawa, N.; Futatsuka, K.; Matsunaga, K.; Shirai, T.; et al. Active Magnetic Regenerative Refrigeration Using Superconducting Solenoid for Hydrogen Liquefaction. Appl. Phys. Express 2022, 15, 053001

[2] Kikugawa, N.; Kato, T.; Hayashi, M.; Yamaguchi, H. Single-Crystal Growth of a Cubic Laves-Phase Ferromagnet HoAl2 by a Laser Floating-Zone Method. Crystals 2023, 13, 760 


相關(guān)產(chǎn)品

1、新一代高性能激光浮區法單晶爐-LFZhttps://www.chem17.com/st166724/product_32086238.html

2、新一代X射線(xiàn)單晶定向系統-s-Lauehttps://www.chem17.com/st166724/product_37361430.html


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