莱斯大学的科学家们率先发明了一种桌面磁脉冲发生器,它的工作原理相当于一个房间大小的机器——甚至更多。
这个设备被称为“RAMBO”——Rice Advanced Magnet with Broadband Optics的缩写——将允许访问该大学的研究人员在高达30特斯拉的脉冲磁场中对材料进行基于光谱的实验。(高分辨率磁共振成像系统的强度约为10特斯拉。)
物理学家Junichiro Kono的莱斯实验室与日本仙台东北大学材料研究所的Hiroyuki Nojiri合作开发了RAMBO。美国物理学会最近在网上发表了相关细节科学仪器综述.
科诺研究小组的博士后助理、该论文的第一作者蒂莫西·诺伊(Timothy Noe)说,这种小型机器有很多优点。除了它的尺寸和强大的性能外,RAMBO还有窗口,允许研究人员直接向样品发送激光束并近距离收集数据。
科诺说:“我们确实可以看到磁铁内部的样本。”“我们有直接的光学访问,而如果你去一个国家高磁场设施,你有一个巨大的磁铁,你只能通过很长的光纤访问样本。你不能做任何非线性或超快光谱学。
“RAMBO最终使我们能够将超强磁场和非常短而强烈的光脉冲结合起来。这是两种极端情况的结合。”
该设备的独特配置允许在用于科学实验的强大磁场发生器中进行最佳访问。科诺说,研究人员可以在一个系统中收集实时、高分辨率的数据,该系统将高磁场和低温结合在一起,并直接光学访问磁铁的核心。
此外,该装置可以在30特斯拉的电场中每10分钟运行一次新的实验(或更少的峰值场),而不是在大型实验室每次实验后通常需要等待几个小时的电场发电机冷却。
该装置已经为科诺的研究小组带来了好处,他们通过飞秒激光脉冲撞击材料来触发量子效应,从而研究超荧光。RAMBO允许激光脉冲、磁场脉冲和光谱仪同步工作。
他说,兰博是可能的,因为Nojiri开发了一种小而轻的微型线圈磁铁。这个磁铁比一根线轴稍大一点,使莱斯大学的研究人员能够在校园内进行他们曾经在佛罗里达州立大学的国家高磁场实验室或洛斯阿拉莫斯国家实验室进行过的许多实验。
佛罗里达州立大学的设备已经产生了45特斯拉的连续磁场;洛斯阿拉莫斯实验室已经产生了超过100特斯拉的脉冲。
河野说:“我想说,我们已经能够在这里做80%的实验,而我们过去必须在其他地方做。”这还不是全部。有些事只有我们能在这里做。这是一个独一无二的系统,在世界上其他任何地方都不存在。
“强磁场已经存在很多年了。超快光谱学已经存在很多年了。但这是两者的首次结合,”他说。
科诺的团队建立了这个系统来分析非常小的样本,如果不是微观的。样品板位于一个长长的蓝宝石圆柱体上,该圆柱体穿过线圈的容器,穿过磁铁的一端,将其直接放置在磁场的中心。
圆筒为实验提供了一个直接窗口;在容器的另一侧有一个孔,可以直接看到样品。线圈浸泡在液氮中以保持温度在80开尔文(-315华氏度)左右。通过调节液氦流入蓝宝石圆柱体的流量,可以独立控制样品温度从10 K左右到室温。
河野说,他希望RAMBO能使赖斯成为研究现代材料的国际研究人员网络的一个中心。“这开启了各种可能性,”他说。“在不同领域工作的科学家只要知道这样的事情是可能的,就会提出新的想法。”
他说,该团队已经与Jean lsamotin合作,Jean lsamotin是这篇论文的合著者之一,也是法国图卢兹国家实验室的教授,他们在高磁场中进行了第一次时域太赫兹光谱实验。
了下:快速原型
