基于旋转样品杆的脉冲强磁场中的电输运测量研究

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1、分类号学号M201171315学校代码10487密级硕士学位论文基于旋转样品杆的脉冲强磁场中的电输运测量研究学位申请人：舒红芳学科专业：电气工程指导教师：李亮教授答辩日期：2014年1月9日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringElectrictransportmeasurementinhighpulsedmagneticfieldbasedontherotatingsampleholderCandidate:ShuHong

2、fangMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.LiLiangHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者

3、签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要强磁场已经成为现代科学研究的重要工具之一，而脉冲强磁场因能提供非常高的磁场，也得到广泛

4、使用。高温超导体、拓扑绝缘体、固体费米面、自旋电子学等是凝聚态物理学的前沿热点研究问题,近年来，科学家们在不同角度的脉冲强磁场中对材料的电输运特性进行实验研究，得到了许多重要成果。脉冲强磁场中的转角电输运测量对三维费米面、超导体临界场、拓扑绝缘体表面态等问题的研究有着重要作用。实现磁场角度的偏转，依靠具有样品旋转机构的测量杆。通过转动实验样品台可以改变样品与磁场间的夹角。具有样品旋转平台的实验测量系统，对于需要在变角度磁场中进行的实验研究非常重要。样品杆是整个测量系统中的关键部分，它是安装实验样品和探测线圈等测量设备的实验装置，样品杆研制的好坏直接影响实验结果的有

5、效性和准确性。然而，脉冲强磁场下的实验通常要在极低的温度下进行（液氮温度为77K，液氦温度为4.2K），并且脉冲磁体的孔径较小（通常10mm-30mm），探测空间非常有限，在这样苛刻的实验环境下研制高性能的旋转样品杆难度较大。目前国际上所设计的两种脉冲强磁场旋转样品杆对加工精度要求很高，样品放置平台较小，并且可操作性不高，实验测量效果并不理想。本文针对脉冲强磁场的特点，分析了测量对样品杆的要求，提出了基于丝杆和传动杆相结合的新型旋转样品杆结构。该样品杆克服了传统齿轮或滑轮样品杆所占空间大、由于热胀冷缩引起的误差大的问题，实现了高精度、高可靠角度控制。完成了新型样品

6、杆的结构设计、零部件加工，针对样品杆不同部位选择不同的材料，最终通过组装，成功研制了一套样品杆，同时完成了转角的标定工作。将研制的旋转样品杆应用于电输运测量研究，测量得到的结果与稳态场下的商用旋转样品杆的测量结果相吻合，验证了旋转样品杆的实验可行性。本文首先概述了脉冲强磁场的研究背景及意义，并对目前利用磁场角度偏转进行的科学研究的重要成果进行了介绍。然后，对目前国际上所使用的旋转样品杆的设计方案进行了介绍和分析，详细介绍了我们设计的旋转样品杆的设计原理、结构组成和使用说明，并对旋转样品杆的角度标定方法及步骤做了详细说明。研究了电输运测量I万方数据华中科技大学硕士学

7、位论文技术，包括一种新型的无接触式（PDO）测量技术。最后采用交流锁相电输运的方法，测量了不同角度的脉冲强磁场中BiSb合金的电输运特性，并将实验结果与稳态场下商用旋转样品杆的测量结果进行比较验证它的实验可行性。关键词：脉冲强磁场，旋转样品杆，电输运测量II万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractHighmagneticfieldisaveryimportanttoolinthemodernscientificresearch.Pulsedhighmagneticfieldispopularlyusedbecauseitcansupplyveryhighm

8、agnet