【虹科案例】digitizerNETBOX在超强磁场中的应用

项目背景

东京大学固态物理研究所 (ISSP) 的国际 MegaGauss 科学实验室主要是研究固态材料(如半导体、磁性材料、金属、绝缘体、超导材料)在超高磁场作用下的物理特性。 这些领域还用于研究新材料并控制它们的相位和功能。 实验室的脉冲磁铁目前可以通过非破坏性方法产生高达 87 特斯拉 (T) 的能量,并通过破坏性方法产生从 100 T 到 760 T(目前室内产生的最强磁场的世界纪录)。

项目需求

作为优化实验室 MegaGauss 机器产生的磁场的主要推动力的一部分,同步触发大型电容器组的触发事件非常重要(图 1)。理想情况下,所有电容器都需要在 10 ns 内触发。因此,实验室必须检查每个电容器的触发信号,以确定它们的关键特性和时序关系。 MegaGauss 机器还需要仔细控制,因为物理参数将其发射限制为每天仅几发。

为了捕获和分析触发信号,ISSP 需要一个完全同步的 10 通道数字化仪系统,该系统提供超过每秒 1 千兆样本 (GS/s) 的单次采样率。高采样率允许显示单个触发脉冲的形状和频率内容,而完全同步的采样确保可以以亚纳秒精度始终如一地进行通道间定时测量。

更复杂的是,Megaguass 机器会产生危险的高磁场,这些磁场可能不安全,并且很容易干扰测量仪器。需要非常小心地保护设备和操作员。测量系统需要位于实验室中,而操作员则在控制室的安全范围内调整和监控实验(图 2 和图 3)。因此,数字化仪系统必须能够远程操作并通过实验室网络进行控制。

项目解决方案

虹科Spectrum 的解决方案是DN6.221-12 digitizerNETBOX 系统。该装置满足所有必要的技术要求,提供 12 个完全同步的通道,每个通道的采样率为 1.25 GS/s。由于 digitizerNETBOX 设备是符合 LXI 标准的仪器,它们允许通过 Gbit 以太网连接进行完全远程控制和数据传输。这些装置还配备了 SBench 6-Pro 软件,允许用户快速设置系统并开始进行测量。 SBench 6-Pro 具有易于使用的图形用户界面,允许多通道波形显示、数据分析和文档记录。采集和分析的信号可以多种格式存储并导出到其他设备或其他软件程序,例如 MATLAB、ASCII、二进制和波形(图 4)。 digitizerNETBOX 系统与其他数字化仪相比具有显着优势,因为它们为多通道采集提供了全套解决方案。用户可以选择所需的数字化仪通道数量以及采样率、分辨率和板载采集内存等基本规格。

结论

虹科的digitizerNETBOX 提供了一个易于使用的多通道数据采集系统,非常符合 ISSP 的要求。该系统被快速安装并集成到 MegaGauss 机器中,因此可以以更高的精度和细节进行触发定时测量和分析。该实验室现在能够进一步优化 Megagauss 机器的性能,期望它们能够在 2017 年晚些时候产生世界上有史以来最高的室内磁场。

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