PPMS基系统温度控制故障检查

1、PPMS基系统温度控制故障检查PPMS 系统的温度控制由液氦在环腔减压蒸发为冷源，样品腔上的加热丝为热源，以样品腔上的温度计为反馈，通过PID算法来实现的，如下图气路所示，运行ppms32bittool文件夹下的GasMon32.exe可以得到下图的窗口。此图不包括制冷机的气路。（下述检测方法是在没有激活任何配件的情况下）。PPMS气路示意图（此图不同的颜色代表不同的气路，蓝色代表杜瓦，棕色代表环腔制冷气路，绿色代表样品腔，粉红色代表泵，此图为非制冷机示意图，公用泵，制冷机系统不共用，分别有干泵和膜泵。）这几个部分任何一部分出问题都会导致温度控制故障，通常有以下几种故障情况。一 系统的状态栏显

2、示Temperature Failure, 这种状况通常是由于neck thermometer, block cernox thermometer, Platinum thermometer 发生故障引起的，需要log系统状态将三个温度计的数据画图，如果发现有温度计没有显示数据，或者显示的数据和别的温度计数据在stable状态相差大于5K，（platinum温度计只关注60K以上的温度，60K以下它本身不准确），那么需要确认是温度计损坏还是由于配置文件出错产生的，可以通过关机检查样品腔的温度计的电阻或者重新发送系统的配置文件来解决。二 系统不能正常升温，系统的升温主要是在一定流量的氦气保护下，

3、控制加热丝的功率来实现的。如果流阻堵塞，出于系统的自保护目的，系统会阻止加热丝的加热。系统给加热丝供电的system bridge有问题，这可以通过手动设定加热功率来看（最大值20W），如果设置不到所设的功率，要断开系统检查加热丝的电阻。三 系统降温的速率慢或者不能到达设定的温度，系统降温时，系统的加热丝停止加热，通过控制比例阀及流阻的状态来控制进入环腔的液氦，10K以上温度降不下去通常是由于进入的液氦不足造成的，10K以下后面阐述。比例阀的角度越大，环腔的压力越低，杜瓦与环腔的压差越大，流量也越大，同时流阻有三种状态 warm，high，cool，在high的状态下流量最小，cool状态下流

4、量最大，这是由于液氦的流阻小，氦气的流阻大。如果比例阀在90度而环腔与杜瓦的压差还是很小，844.4torr为标准参考值，你需要检查环腔的粗软管是否完全插入环腔，或者干泵断电，或者干泵损坏。如果环腔和杜瓦压差正常，还是不能正常降温，需要做流阻检测，方法是接上外接浮球流量计，对于制冷机系统将系统设置到排气状态，非制冷机系统不用操作这一步，然后将比例阀设置到90度（wide open），将流阻设置到cool状态，几分钟以后浮球流量计的示数显示为大于2.5L/Min（最大量程）。若小于说民流阻堵塞，一个可行的办法是将比例阀关闭，将流阻的状态设置到high状态，几分钟以后流阻到达high状态，将比例阀

5、设置到90度，将流阻设置到cool 状态，如果流量还是偏小，按照步骤重复上述操作。流阻堵塞通常是由于杂质气体造成，反复加热抽可能让杂质气体挥发。如果还是不行，退出手动控温状态，系统设置到350K，然后在350K重复上面的操作。如果流量恢复退出手动控温，对于制冷机系统重新设定到循环状态。小流阻在气路图上看不见，并且始终处于打开的状态（而大流阻在10K以下自动变成high状态），系统降温到10K以下要想长期保持，必须在10K时基本达到热平衡，这样10K以下小流阻的流量才能维持系统温度，否则温度会向上飘移，通常的做法是系统在10K等待半个小时，然后再降温到10K以下，或者在10K以上时降温速率就很慢

6、，例如从60K以1K/Min的速度降温到10K，这样可以直接降温到10K以下。如果这样操作还是不能降温到10K以下，需要进行小流阻的流量检测，其流量的检测在比例阀门处于90，大流阻处于high状态（必须先将比例阀门关闭，将大流阻设到high状态以后等几分钟稳定后再打开比例阀门），流量的参考值为500-700ml/Min。若流阻堵塞，根本的解决办法只有将系统完全热起来，另外一个可选的办法是，将系统设定到potfill控温模式，这种模式每次只能在10K 下保持三四十分钟，然后温度上升到30K 左右后又降温到10K以下，不能在10K下连续保持，其操作方法是在multivu里面的utilitiessend gpib command 菜单里面 发送 shutdown 2 命令，参看说明书。如果上述操作都正常还是有降温问题，你需要检查，是否样品腔漏气，或者低温下取放样品