[0032]其中，上水平磁鐵板31、下水平磁鐵板32和豎直磁鐵板33—體成型地連接成U型框架30，且線圈37外緣與豎直磁鐵板33之間還設(shè)置有墊塊38。
[0033]在本實(shí)用新型中，由于電磁鐵3為雙極頭結(jié)構(gòu)，樣品20可置于兩個(gè)極頭之間，因此，能更充分地利用真空腔體10內(nèi)的空間，由此可增大電磁鐵3的尺寸，以較現(xiàn)有技術(shù)繞制更多的線圈37，從而提高磁場強(qiáng)度。在本實(shí)施例中，電磁鐵3中鐵芯35的長度為13cm，直徑為4cm(線圈37的繞扎圈數(shù)大約為為單極頭磁鐵的1.7倍)，上、下極頭34、36之間間距l(xiāng)cm，通電后電磁鐵3在樣品20處產(chǎn)生的磁場可高達(dá)100Gs，較之以前提高3倍多，從而，使得STXM實(shí)驗(yàn)站能夠表征更多的磁性材料及結(jié)構(gòu)。例如，研究鎳鐵合金三角形渦旋手征性翻轉(zhuǎn)特點(diǎn)時(shí)，需要觀察在100Gs到-lOOOGs外磁場作用下磁渦旋的產(chǎn)生和泯滅，這是現(xiàn)有技術(shù)無法完成的實(shí)驗(yàn)，而通過本實(shí)用新型則可完成。而且，雙極頭之間的磁場不容易擴(kuò)散到空間中，大大降低漏磁，從而使樣品處的磁場更均勻，由此提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。
[0034]然而，隨著電磁鐵3尺寸的增加，其重量也隨之增加(約為3Kg)，由于真空腔體10為不銹鋼材質(zhì)，因此，萬向磁力表座2本身無法吸附在真空腔體10的底面，而過重的電磁鐵3會(huì)使得萬向磁力表座2容易失去平衡，因此，在本實(shí)用新型中，還采用了支撐鐵板I，以用于供萬向磁力表座2吸附(通過旋轉(zhuǎn)萬向磁力表座2的手柄，可以使其吸附在支撐鐵板I上)、固定于其上，以使之保持平衡。
[0035]在本實(shí)施例中，萬向磁力表座2具有可以改變角度和位置的萬向支臂(圖中未示)，該萬向支臂的前端是夾表處，可以微調(diào)方向，以用于夾持電磁鐵3的支架(圖中未示，該支架大約在萬向磁力表座2上方25cm處)，并且可以按照要求改變其方向，使其處于萬向磁力表座2上方的任意位置。由于萬向磁力表座2為現(xiàn)有技術(shù)中可直接得到的產(chǎn)品，故在此不再贅述。
[0036]在本實(shí)用新型中，直流電源4設(shè)置在真空腔體10外部，并通過電源導(dǎo)線與線圈37連接，以向其供電。為了進(jìn)一步增大電磁鐵3產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度(滿足100Gs的要求)，在本實(shí)施例中，直流電源4采用的是艾德克斯公司生產(chǎn)的一款高精度直流電源IT6154，其輸出額定電壓和電流為9A和60V，精度分別為0.05% + 10mA和0.02%+12mV，額定功率為540W。當(dāng)然，也可以采用現(xiàn)有的其他型號滿足要求的直流電源。
[0037]隨著磁場的增大，電磁鐵3的功率也隨之增大，例如對應(yīng)400Gs的電磁鐵功率為0.8w，電磁鐵3的發(fā)熱可以忽略，而磁場達(dá)到100Gs時(shí)，電磁鐵3的功率為87w，過高的功率會(huì)使磁體產(chǎn)生大量熱量，而由于電磁鐵3安裝在真空腔體10內(nèi)，因此散熱緩慢，當(dāng)溫度升到一定值后將會(huì)使得導(dǎo)線短路，從而燒毀鐵磁線圈，污染實(shí)驗(yàn)腔體。為了避免可能產(chǎn)生的安全事故，本實(shí)用新型采用了溫度監(jiān)控器5實(shí)時(shí)監(jiān)測電磁鐵3的溫度。在本實(shí)施例中，溫度監(jiān)控器5由DR-4524電源和1Logik遠(yuǎn)程以太網(wǎng)I/O組成，該溫度監(jiān)控器5設(shè)置在真空腔體10外部，并通過熱偶導(dǎo)線與線圈37連接。當(dāng)然，也可以采用現(xiàn)有的其他形式滿足要求的溫度監(jiān)控器，例如與線圈37接觸的溫度傳感器等。
[0038]STXM實(shí)驗(yàn)站的真空腔體10的工作真空需要保持為le—5Torr,因此，在本實(shí)施例中，采用真空法蘭6連接真空腔體10內(nèi)外的熱偶導(dǎo)線和電源導(dǎo)線，該真空法蘭6的直徑為70mm，其含有兩組BNC接頭60 (同軸電纜連接器)，每組含兩個(gè)BNC接頭，一組連接兩根電源線，另一組連接兩根熱偶導(dǎo)線。
[0039]另外，為能夠遠(yuǎn)程操控磁場，還可以將本實(shí)用新型與電腦7連接，通過改變電流或電壓大小實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。
[0040]綜上所述，本實(shí)用新型通過對電磁鐵的設(shè)計(jì)，克服了真空腔體對空間的限制，最大程度的提高了磁通量，并且雙極頭的使用有助于提高樣品處磁場的均勻性。另外，通過采用溫度監(jiān)控器，有效提高了系統(tǒng)的安全性。
[0041]以上所述的，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本實(shí)用新型申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本實(shí)用新型專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。本實(shí)用新型未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于軟X射線譜學(xué)顯微成像的原位磁場系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 通過一萬向磁力表座安裝在一真空腔體內(nèi)的電磁鐵，其包括: 由相互平行設(shè)置的上水平磁鐵板和下水平磁鐵板、以及連接在所述上水平磁鐵板和下水平磁鐵板之間的豎直磁鐵板構(gòu)成的U型框架； 從所述上水平磁鐵板的下表面向下延伸的上極頭； 從所述下水平磁鐵板的上表面向上延伸的鐵芯，其頂端具有與所述上極頭位置相對的下極頭，該下極頭與所述上極頭間隔開以供外部樣品設(shè)置在該上、下極頭之間；以及 繞制在所述鐵芯外緣的線圈；以及 用于向所述電磁鐵供電的直流電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軟X射線譜學(xué)顯微成像的原位磁場系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于監(jiān)測所述電磁鐵溫度的溫度監(jiān)控器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于軟X射線譜學(xué)顯微成像的原位磁場系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度監(jiān)控器設(shè)置在所述真空腔體外部，并通過熱偶導(dǎo)線與所述線圈連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軟X射線譜學(xué)顯微成像的原位磁場系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括安裝在所述真空腔體內(nèi)底面上的供所述萬向磁力表座吸附于其上的支撐鐵板。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的用于軟X射線譜學(xué)顯微成像的原位磁場系統(tǒng)，其特征在于，所述萬向磁力表座具有用于供所述電磁鐵支撐于前端的萬向支臂。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軟X射線譜學(xué)顯微成像的原位磁場系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁鐵還包括設(shè)置在所述線圈外緣與所述豎直磁鐵板之間的墊塊。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軟X射線譜學(xué)顯微成像的原位磁場系統(tǒng)，其特征在于，所述上水平磁鐵板、下水平磁鐵板和豎直磁鐵板一體成型地連接成所述U型框架。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軟X射線譜學(xué)顯微成像的原位磁場系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電源設(shè)置在所述真空腔體外部，并通過電源導(dǎo)線與所述線圈連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于軟X射線譜學(xué)顯微成像的原位磁場系統(tǒng)，其包括：通過一萬向磁力表座安裝在一真空腔體內(nèi)的電磁鐵，其包括：由相互平行設(shè)置的上水平磁鐵板和下水平磁鐵板、以及連接在所述上水平磁鐵板和下水平磁鐵板之間的豎直磁鐵板構(gòu)成的U型框架；從所述上水平磁鐵板的下表面向下延伸的上極頭；從所述下水平磁鐵板的上表面向上延伸的鐵芯，其頂端具有與所述上極頭位置相對的下極頭，該下極頭與所述上極頭間隔開以供外部樣品設(shè)置在該上、下極頭之間；以及繞制在所述鐵芯外緣的線圈；以及與所述線圈連接以向其供電的直流電源。本實(shí)用新型有效提高了STXM實(shí)驗(yàn)站樣品處的磁場強(qiáng)度和均勻性。
【IPC分類】G01N23/04, H01F7/00
【公開號】CN205376239
【申請?zhí)枴緾N201620017001
【發(fā)明人】孟祥雨, 王勇, 甄香君, 郭智, 張麗娟, 張祥志, 于懷娜, 曹杰鋒, 李俊琴, 邰仁忠
【申請人】中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月8日