- 應用背景 -

國際 MegaGauss 科學實驗室是東京大學固態物理研究所 (ISSP) 的一部分。實驗室的目的是研究固態材料（如半導體、磁性材料、金屬、絕緣體、超導材料）在超高磁場下的物理特性，這些領域還包括研究新材料并控制其階段和功能。實驗室脈沖磁鐵目前可以通過非破壞性方法產生高達 87 特斯拉 (T)，并通過破壞性方法產生100 T 到 760 T（目前室內產生的最強磁場的世界紀錄）。

應用需求

THE REQUIREMENT

作為優化實驗室 MegaGauss 機器產生磁場的主要推動力的一部分，同步觸發大型電容器組的觸發事件非常重要（圖 1）。理想情況下，所有電容器都需要在 10 ns 內觸發。因此，實驗室必須檢查每個電容器的觸發信號以確定它們的關鍵特性和時序關系。MegaGauss 機器還需要仔細控制，因為物理參數將其發射限制在每天只有幾發。

圖 1. 用于產生 MegaGauss 機器超高磁場的大型電容器組。

為了捕獲和分析觸發信號，ISSP 需要一個完全同步的 10 通道數字化儀系統，該系統可提供超過每秒 1 千兆樣本 (GS/s) 的單次采樣率。高采樣率允許揭示單個觸發脈沖的形狀和頻率內容，而完全同步采樣確保通道間定時測量可以始終如一地以亞納秒精度進行。

更復雜的是 Megaguass 機器會產生危險的高磁場，這些磁場可能不安全并且很容易干擾測量儀器。需要非常小心地保護設備和操作員。測量系統需要放置在實驗室內，而操作員則可以在安全的控制室中調整和監控實驗。因此，數字化儀系統必須通過實驗室網絡進行遠程操作和控制。

解決方案

THE SOLUTION

虹科Spectrum 的解決方案是DN6.221-12 digitizerNETBOX 系統。該裝置滿足所有必要的技術要求，提供 12 個完全同步的通道，每個通道的采樣率為 1.25 GS/s。由于 digitizerNETBOX 設備是符合 LXI 標準的儀器，它們允許通過千兆以太網連接進行完全遠程控制和數據傳輸。這些裝置還配備了SBench 6-Pro軟件允許用戶快速設置系統并開始進行測量。SBench 6-Pro 具有易于使用的圖形用戶界面，允許多通道波形顯示、數據分析和文檔記錄。采集和分析的信號可以多種格式存儲并導出到其他設備或其他軟件程序，例如 MATLAB、ASCII、二進制和波形（圖 4）。digitizerNETBOX 系統與其他數字化儀相比具有顯著優勢，因為它們為多通道采集提供了交鑰匙解決方案。用戶可以選擇所需的數字化儀通道數量以及采樣率、分辨率和板載采集內存等基本規格。

圖 4. 顯示 10 個獨立觸發信號（用于觸發電容器）但由 DN6-221-12 digitzerNETBOX 同步捕獲的采集。信號特性很容易識別，并且可以進行關鍵的時序測量。數據也被導出以供進一步分析和記錄。

用新線圈試運行

TEST RUN WITH NEW COILS

右圖顯示了一種新型線圈的試運行。在 77 us 處，新線圈實際上會爆炸。B_waves 1-3（從 30 us）標記上的低電平信號實際上是線圈有問題的警告！

圖 4：用新線圈試運行

結論

CONCLUSION

虹科Spectrum digitizerNETBOX 提供了一個易于使用的多通道數據采集系統，非常符合 ISSP 的要求。該系統被快速安裝并集成到 MegaGauss 機器中，以便可以更精確和詳細地進行觸發定時測量和分析。該實驗室現在能夠進一步優化 Megagauss 機器的性能，期望它們能夠在晚些時候產生世界上有史以來最高的室內磁場。