Implementación y automatización de un sistema de medición de resistividad eléctrica en películas superconductoras a bajas temperaturas por la Técnica de 4 Puntas

Abstract

Se implementó y automatizó un sistema de medición de resistividad eléctrica a bajas temperaturas por la técnica de 4 puntas con los equipos que se disponen y adquirieron en el laboratorio del grupo de investigación de Materiales Funcionales y que está a cargo del Prof. Ángel Bustamante, entre ellos, un sistema criogénico de gas helio en ciclo cerrado de la firma Cryo-Industries-USA, un controlador inteligente de temperatura, una turbobomba de alto vacío, un Nano-voltímetro y un chiller. En el proceso de implementación del sistema criogénico, se superaron varios aspectos técnicos, como la localización y sellado de fugas en la línea de vacío con valores inferiores a 1 × 10−4 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚, el reacondicionamiento de un medidor de alto vacío con su respectivo indicador, la construcción de mangueras de vacío y de un pequeño globo de goma con función de almacenar gas helio, la implementación del sistema chiller, etc. Superados los ítems técnicos, se procedió al primer encendido del sistema criogénico, el cual fue exitoso pues en los días siguientes no hubo problemas de fugas de helio ni paradas de emergencia, el sistema alcanzó luego de 110 minutos de encendido una temperatura de 9,81 K en la zona porta-muestra y de 4,2 K en el dedo frío, respectivamente. Luego, empleando el dispositivo Lakeshore 335 y el Nano-volt Agilent 34420A, se construyó un instrumento virtual en LabVIEW para el control de la temperatura en ambas zonas y las mediciones de resistividad. Se integró todo el equipamiento de medición y se ajustaron los parámetros PID del controlador para obtener coordenadas de temperatura muy estables. Por otro lado, se procedió a la elaboración de los contactos eléctricos sobre la muestra S1Fe(1%Fe) YSr2Cu2.78Fe0.01(SO4)0.21O7−δ. Para ello, primero se aplicó pintura de plata y se curó a 93 grados durante 2 horas, consiguiendo así una buena fijación de la plata a la muestra. A continuación, se ancló térmicamente (la muestra) al inserto de cobre de la zona portamuestra con resina térmica IMI7031, y luego se realizó la soldadura de los hilos eléctricos con los contactos de la muestra. El otro extremo de los hilos eléctricos se conectó a la entrada del Nano-Volt. Por último, se realizaron las primeras mediciones de resistividad eléctrica en función de la temperatura a la muestra S1Fe del grupo de investigación de Materiales Funcionales.