Sistema para medidas de magnetoimpedância até 600 MHz em baixas temperaturas e altos campos magnéticos

Abstract

Neste trabalho apresento a implementação de um sistema para medidas de magnetoimpedância em baixas temperaturas, altos campos magnéticos e com sinais de altas frequências para ser utilizado com o Sistema Magnético Supercondutor com Temperatura Variável (Cryomagnetics C-Mag Vari-9 Research System) e o UHGLI Lock-In Amplifier (600MHz) fabricado pela Zurich Instruments, no laboratório de Supercondutividade e Magnetismo do IF-UFRGS. Para tal, fez-se a total caracterização do sistema e seus componentes e, a partir destes, o projeto e implementação de uma linha de transmissão e porta amostras adequados para utilização dentro do criostato do equipamento fornecido e testes do sistema completo. Foi necessário considerar as dificuldades enfrentadas ao lidar com sistemas em altas frequências, como distorção, reflexão e perdas de sinal. Por estes motivos, sistemas de casamento de impedâncias foram implementados no próprio porta amostras para possibilitar as medidas. Devido à indisponibilidade de operação do criostato do equipamento da Cryomagnetics até o término deste projeto, construímos um sistema próprio para testes em baixas temperaturas. Dessa maneira, este sistema completo foi testado até os limites de 600 MHz em frequência, 165 K em temperatura e 5 kOe em campo magnético.

This project presents the implementation of a magnetoimpedance measurement system that operates in conditions of low temperature, high magnetic fields and using high frequency signals. The system will be used alongside the Cryomagnetics C-Mag Vari-9 Research System (Superconducting Magnet System with Variable Temperature Insert) and the UHGLI Lock-In Amplifier (600 MHz) made by Zurich Instruments, available at the Laboratório de Supercondutividade e Magnetismo do IF-UFRGS. To implement the project, it was necessary to totally characterise the system and its components and, based on that, to project and implement an appropriate transmission line and sample holder to be used inside the equipment’s cryostat, and to test the completed system. We had to take into account the difficulties faced when dealing with high frequency systems, such as signal distortion, reflection and losses. For this reason, impedance matching devices were implemented in the sample holder itself. Since the Cryomagnetics equipment was unavailable by the time this project had to be finished, we built a different device to conduct testing at low temperatures. Therefore, the complete set-up was tested in conditions going up to 600MHz in frequency, down to 165 K in temperature and up to 5 kOe in magnetic field.