太阳磁场观测仪原理

当前我国正在紧锣密鼓地推进冷湖天文观测基地的建设，该基地位于我国柴达木盆地西北边缘的青海省海西州茫崖市冷湖镇赛什腾山区域，平均海拔约4000米。偏僻荒凉的赛什腾山成为火热的建设工地（央广网发 王小龙 摄） 冷湖天文观测基地由多个平台组成，其中D平台用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统，为科学家对当今太阳物理前沿如太阳发电机、纤维化磁对流过程、日冕加热的研究提供测量手段。系统的核心部件——太阳磁场测量光谱仪由上海技物所研制。光谱仪光机部分光谱仪调试科研团队经过了多年的艰苦攻关，中红外观测系统的研制工作接近尾声。光谱仪在实验室环境下测试表明，性能达到任务书指标要求，后续将在冷湖太阳观测基地开展实测。该系统主要由望远镜、偏振光路和超高光谱分辨率成像型红外傅里叶变换光谱仪组成，能够测量出太阳谱线通过磁场所产生的微小裂距，从而解算出太阳磁场强度。其中，太阳磁场测量光谱仪部分具有极高的光谱分辨率（指标为0.004cm-1）和极高的空间分辨率（探测元尺寸不到1／4衍射斑），技术难度极大且为国际上首次研制。为满足项目对光谱仪性能的要求，除干涉仪主体外，科研团队还需要完成一系列分系统的研制：如高性能长波红外探测器、冷箱-杜瓦两制冷机系统以及低温光学系统等。 5年来，在所领导和各部门的支持下，研制团队群策群力，克服了种种困难。从技术方案论证，到探测器、制冷系统、杜瓦组件、光学薄膜、整机光机电技术攻关，一路走来的桩桩件件难忘而珍贵：有一年除夕夜，各部门参研人员在地下室完成后继光学集成工作；西藏那曲高原试验期间，大家在海拔4475m的高原上一边吸氧一边对仪器关键部件进行环境模拟测试；曾因一根薄膜电缆的接地造成的测试结果不佳而感到沮丧；也因一根管脚莫名导通而需打开冷箱大费周折。近两年多来，各地的疫情辗转反复，给研制任务造成了不少困扰。研制团队始终发扬坚韧不拔的精神，把疫情的影响降低到尽小。如杜瓦陶瓷基片加工，团队和总体轮番与加工单位协调进度，到货后又立即安排加班加点，第一时间完成装配！西藏那曲对关键部件进行环境模拟测试正如一名攀登者攀到每个峰顶收获的高兴和经历，是为登顶珠穆朗玛累积经验。前路漫漫，相信在大家的通力协作，专家的指导和研究所的全力支持下，团队成员能够一同拾级而上，创出辉煌！“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”项目是国家重大科研仪器研制项目，由国家天文台、上海技物所和西安光机所联合承担，获国家自然科学基金委员会资助。

2022年4月7日上午，西安光机所参与研制的“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”(简称AIMS太阳望远镜)项目迎来了重要的里程碑式节点——奔赴海拔4000米的青海省海西蒙古族自治州冷湖镇赛什腾山观测基地进行最终安装调试。这是研究所纪念建所六十周年活动启动后的第一个出所项目。 　　项目出征仪式在蒲城调试外场举行，在湛蓝的晴空映衬下，印着“瞬见万象 光创未来”出征口号的红条幅与“AIMS太阳望远镜出征仪式”的大幅喷绘海报遥相呼应，仿佛表达着此次出征必定携胜而归的决心。参加仪式的人员有国家天文台研究员郝晋新、林佳本，西安光机所党委书记孙传东、副所长郝伟、先进制造部、空间光子信息新技术研究室负责人、部分中层领导等共34人，特邀中国科学院国家授时中心所长办公室主任赵海成、洛轴智能机械有限公司总经理邓印出席。 　　首先，项目负责人空间光子信息新技术研究室徐崧博副研究员、先进制造部副部长李华分别介绍了项目研制历程与项目管理情况。接下来进行庄重的授旗仪式，先进制造部部长赵建科宣读西安光机所出征冷湖人员名单，由孙传东书记向工作队代表工艺中心主任付兴授予队旗，寄语顺利凯旋同时希望他们发扬西光所艰苦奋斗、攻坚克难优良科研传统，做好“西光精神”传人，让这面鲜艳的队旗在装调阵地高高飘扬。付兴领读誓词，他表示队伍必定不负嘱托、不负期望、不负祖国。中国科学院国家天文台郝晋新研究员讲话，最后由西安光机所副所长郝伟宣布项目设备运输发车。 　　AIMS太阳望远镜项目是国家自然科学基金委支持的国家重大科研仪器项目，由中国科学院国家天文台、中国科学院上海技物所和中国科学院西安光机所等三家单位共同承担，旨在研制国际上第一台中红外太阳磁场观测设备，利用中红外的观测优势，突破磁场测量百年历史中的“瓶颈”问题，实现太阳磁场从“间接测量”到“直接测量”的跨越发展，为诸如天体爆发活动的成因、日冕加热等前沿领域研究提供有力支撑。 　　该项目是大口径、大体积、光学系统极为复杂的地面可见及红外波段光电跟踪设备。研究所高度重视该项目，在多方面给予政策支持。项目团队也是个融合的大家庭，主要来自于空间光子学研究室、先进制造部的装校中心和检测中心，是一支以青年科技力量为主体的战斗团体。三十多人的队伍经验丰富、专业齐备、蓬勃向上、富有朝气和创新意识，他们具备优良的科研作风，始终把产品技术性能先进和质量优良摆在首位，敢打敢拼，不畏艰难，勤奋努力，严慎细实，取得了一系列设计创新、工艺创新、装检技能创新、组织管理创新、党建引领创新等成果。在出所之前的检测装调阶段，适逢西安爆发本土新冠疫情，连续30多天的封闭式管理并没有影响项目的进度，郝伟副所长代表所班子亲自指挥部署，机关积极协调，先进制造部装校中心奋勇当先，持续奋战在岗位，团结协作、众志成城，为项目顺利出所打了一场漂亮的攻坚战。另外，该项目还得到了众多领导和专家的鼎力支持，国家天文台各级领导、专家多次提供帮助与支持，我所老专家熊仁生研究员等也在项目关键性技术方面给予把关审查。这都是项目取得成功不可或缺的部分。 　　项目团队历经四年多来艰难攻关，顽强拼搏、夜以继日的辛勤付出终于结出了胜利的果实。4000米，不仅是海拔高度，更是对出征队伍身心意志、水平能力严峻考验的高度，不过我们相信、信任也祝福他们，因为西光人是不怕打硬仗的，我们等待为他们接风洗尘，期待项目组向研究所成立60周年献礼的最美时刻。

记者从青海冷湖天文观测基地获悉，世界首台“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”（简称AIMS望远镜）已实现核心科学目标——将矢量磁场测量精度提高一个量级，实现了太阳磁场从“间接测量”到“直接测量”的跨越。AIMS望远镜是国家自然科学基金委员会支持的重大仪器专项（部委推荐）项目，落户于平均海拔约4000米的青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山D平台。据了解，经过5个多月的前期调试观测，目前望远镜技术指标已满足任务书要求，进入验收准备阶段。中国科学院国家天文台怀柔太阳观测基地总工程师王东光介绍，科学数据分析表明，AIMS望远镜首次以优于10高斯量级的精度开展太阳矢量磁场精确测量。“这意味着AIMS望远镜利用超窄带傅立叶光谱仪，在中红外波段实现了直接测量塞曼裂距得到太阳磁场强度的预期目标，突破了太阳磁场测量百年历史中的瓶颈问题，实现了太阳磁场从‘间接测量’到‘直接测量’的跨越。”王东光说，“塞曼裂距与波长的平方成正比，在AIMS望远镜之前，太阳磁场多在可见光或近红外波段观测，由于裂距很小，观测仪器很难分辨。AIMS望远镜的工作波长为12.3微米，在同等磁场强度下，塞曼裂距增加几百倍，使得‘直接测量’成为可能。”  这是2023年4月8日拍摄的AIMS主体结构。新华社记者顾玲 摄AIMS望远镜是国际上第一台专用于中红外太阳磁场观测的设备，将揭开太阳在中红外波段的神秘面纱。“通过消除杂散光的光学设计和真空制冷等技术，我们解决了该波段红外太阳观测面临的环境背景噪声高、探测器性能下降等难题。”中科院国家天文台高级工程师冯志伟介绍，红外成像终端由红外光学、焦平面阵列探测器和真空制冷三个系统组成，包括探测器芯片在内的所有部件均为国产。该终端系统主要用于8至10微米波段太阳单色成像观测，从而研究太阳剧烈爆发过程中的物质和能量转移机制。此外，AIMS望远镜也实现了中红外太阳磁场测量相关技术和方法的突破，在国内首次实现中红外太阳望远镜系统级偏振性能补偿与定标，“望远系统在中国天文观测中首次采用离轴光学系统设计，焦面科学仪器除8至10微米的红外单色像外，还配备了国际领先的高光谱分辨率红外成像光谱仪和偏振测量系统。”王东光介绍，AIMS望远镜的研制，除了在太阳磁场精确测量方面起到引领作用外，也可在中红外这一目前所知不多的波段上寻找新的科学机遇。　　AIMS望远镜科研团队成员正在观看电脑屏幕显示出分裂的光谱。（受访者供图）据介绍，AIMS望远镜旨在通过提供更精确的太阳磁场和中红外成像、光谱观测数据，研究太阳磁场活动中磁能的产生、积累、触发和能量释放机制，研究耀斑等剧烈爆发过程中物质和能量的转移过程，有望取得突破性的太阳物理研究成果。

近日，记者驱车探访了东半球首个天文观测基地——青海冷湖天文观测基地，用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统正在建设调试。冷湖天文观测基地位于柴达木盆地西北边缘的青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山区域，平均海拔约4000米。2017年以来，中国科学院等科研单位合作在此开展天文台址科学监测。监测结果显示，冷湖赛什腾山区域的视宁度、晴夜时间等光学天文观测所需的关键监测数据表现优越，可比肩国际一流大型天文台所在地。蜿蜒的山路平坦却又险峻。在海拔4000米左右的一处平台，五层楼高的用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统正在进行调试。“在对太阳活动研究中，科学家发现磁场是影响太阳活动的重要测量量，为了获得更高分辨率的太阳磁场，我国研制了‘用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统’，它是国际上第一台中红外波段的太阳磁场望远镜。”中国科学院国家天文台怀柔太阳观测基地博士生佟立越1日告诉记者。据佟立越介绍，太阳是距离地球最近的恒星，是研究恒星的最佳样本，也是密切影响现代人生活的主要天体。因此，对太阳活动的研究兼具科学与社会意义。“这个系统是国内首个用于太阳中波红外观测的望远镜，是由中国国家天文台、西安光机所和上海技物所联合研制的。”中国科学院西安光学精密机械研究所装配主要负责人雷昱说，该望远镜是一个1米口径的离轴格里高利系统，它有两个观测部分，一个是小的导行镜，可以看到整个太阳的全日面；大系统可以看到太阳6.4角分的视场，用于观测局部区活动。该项目是冷湖天文观测基地已落地的9个天文望远镜项目之一。目前，9个项目总投资近20亿元人民币，共有35台天文望远镜，4台已建成，29台已完成土建施工和主体建设，2台正在研制。在海拔4200多米的另一处平台，由中国科学技术大学、紫金山天文台实施的2.5米墨子巡天望远镜项目(WFST)，已完成望远镜观测楼主体、附属用房及圆顶轨道安装调试，圆顶安装正在进行。WFST望远镜建成后，将成为北半球具备最高巡天能力的光学时域巡测设备，能够获取高精度位置和多色亮度观测数据，高效搜寻和监测天文动态事件，预期可以在时域天文、外太阳系天体搜寻、银河系结构和近场宇宙学等领域取得突破性成果。据了解，今年1月1日起，冷湖地区开始施行《海西蒙古族藏族自治州冷湖天文观测环境保护条例》，进行暗夜星空保护，在暗夜保护核心区内，光源种类和亮度都将得到严格控制。

12月13日上午，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”卫星发布首批科学图像。　　“夸父一号”自2022年10月9日成功发射以来，三台有效载荷已在轨运行两个月。此次公布的首批图像正是两个月间获取的若干对太阳的科学观测图像。　　两个月来，“夸父一号”已经实现多项国内外首次，在轨验证了“夸父一号”三台有效载荷的观测能力和先进性。　　在轨两月工作状态正常　　“夸父一号”全称为“先进天基太阳天文台”（ASO-S），是中国科学院空间科学二期先导专项研制发射的又一颗空间科学卫星，共有三台有效载荷，分别是全日面矢量磁像仪（FMG）、太阳硬X射线成像仪（HXI）、莱曼阿尔法太阳望远镜（LST）。　　“夸父一号”卫星系统总师、中科院微小卫星创新研究院诸成介绍，截至目前，除莱曼阿尔法太阳望远镜的子载荷莱曼阿尔法日冕仪（SCI）还未开机，其他设备均开机工作，工作状态正常。　　此外，诸成表示，卫星平台和各载荷功能性能满足设计要求，建立了高精度稳定姿态指向、稳定工作温度环境、可靠星地测控和数据传输链路，并获取稳定能源，有力保障了卫星在轨开展工作。　　在轨测试期间观测已实现多项首次　　“在轨两个月期间，‘夸父一号’按照既定计划，开展了大量对太阳的在轨测试和观测，实现了多项国内外首次。”甘为群说。　　全日面矢量磁像仪实现了我国首次在空间开展太阳磁场观测，已获得的太阳局部纵向磁图的质量达到国际先进水平，为聚焦“一磁两暴”科学目标，实现高时间分辨、高精度的太阳磁场观测奠定了良好的基础。　　FMG在轨观测的局部单色像和磁图（右边）与怀柔地面全日面磁场望远镜对同一时间同一日面区域观测的结果（左边）对比。　　FMG观测到的2022年11月6日00:50:15UT局部纵向磁图（右边）与同一时间美国太阳动力学天文台(SDO)的日震磁像仪(HMI)观测结果（左边）的对比。　　“结果显示，FMG的观测效果远远好于地面望远镜；在反映局部纵向磁场细节上，FMG与国际上最先进的HMI/SDO几乎完全一致。”甘为群说。　　太阳硬X射线成像仪实现了我国首次太阳硬X射线成像，提供了地球视角目前唯一的太阳硬X射线图像，图像总体质量达到国际一流水平，为实现对太阳耀斑展开非热辐射空间分布、时间结构、能谱特征观测奠定了坚实的基础。　　HXI在2022年11月11日“双11”观测到的一个C级耀斑硬X射线成像与太阳动力学天文台(SDO)的大气成像仪(AIA)紫外1700图像的比较。　　HXI在11月11日观测到的“双11”系列耀斑的光变、硬X射线成像及与AIA/SDO的极紫外/紫外图像的合成图。　　“从图中可以清楚看到，硬X射线源的位置与紫外亮结构的位置在高空间分辨率下完美重合，特别值得注意的是，HXI具有对复杂源的成像能力，成像的可靠性得到了充分确认。”甘为群说。　　莱曼阿尔法太阳望远镜共有三个子载荷，其中，太阳日面成像仪（SDI）国际首次在卫星平台上获得了莱曼阿尔法波段全日面像，对日珥的演化图像清晰完整；另一个子载荷——太阳白光望远镜（WST）观测到太阳边缘上2个罕见的“白光耀斑”，莱曼阿尔法波段的观测能力得到了验证。　　SDI/LST在2022年11月25日观测到的爆发日珥。　　WST/LST在11月7日观测到1个白光耀斑，右边红色等值线为连续谱增强位置相对黑子的位置。　　“这些结果表明LST上已开机的两个载荷已经具备了科学观测的能力，所得结果为随后详细研究日珥莱曼阿尔法波段演化及多波段诊断白光耀斑特征提供了宝贵的资料。”甘为群说。　　他表示，随着子载荷莱曼阿尔法太阳日冕仪开机对日冕物质抛射开展观测，莱曼阿尔法太阳望远镜将在日冕物质抛射的日面形成和近日冕传播观测方面发挥不可替代的作用。　　将实时共享观测数据　　按计划“夸父一号”在轨测试共需4-6个月时间。甘为群介绍，“夸父一号”将继续按照既定计划开展并完成在轨测试，早日转入在轨科学运行阶段。　　“在进入科学运行阶段后，‘夸父一号’的数据连同数据分析软件，将尽快对国内外同行实时开放。希望国内外同行能用这些数据实现共同的科学目标。”甘为群说。　　他表示，目前，“夸父一号”数据中心正在建设过程中，最晚会在卫星发射半年后对外开放。按照科学卫星的国际惯例，“夸父一号”科学观测运行团队将在数据中心开放之前，在国际范围组织召开数据使用培训会，向国际同行解释卫星的工作原理与数据构成等情况。　　中科院空间科学二期先导专项负责人、中科院国家空间科学中心主任王赤表示，目前，我国太阳物理学界与相关工程部门正在开展未来太阳空间物理的发展规划论证，拟分步实施太阳极轨探测，太阳黄道面探测（环日，L5／L4），太阳抵近探测“三步走”计划，将从不同视角和距离观测太阳，以解决诸如太阳磁场产生和演化及其与太阳活动的关系、太阳爆发的物理机制及其对空间天气的影响这类重大科学和应用问题。　　“夸父一号”卫星的科学目标瞄准“一磁两暴”，即同时观测太阳磁场和太阳上两类最剧烈的爆发现象——耀斑和日冕物质抛射，研究它们的形成、演化、相互作用和彼此关联，同时为空间天气预报提供支持。　　甘为群表示，“夸父一号”将充分发挥三台有效载荷组合观测的特色，加强国内外合作和数据开放共享工作，早日实现 “一磁两暴”科学目标，为太阳活动第25周峰年观测和研究做出有显示度的中国贡献。

我国首台自主研发的量子磁力仪载荷——“CPT原子磁场精密测量系统”于7月27日搭载空间新技术试验卫星（SATech-01）发射。11月7日，国产量子磁力仪载荷的无磁伸展臂在轨展开，载荷进入在轨长期工作阶段，目前已获取五天的有效探测数据，实现了全球磁场测量，推进了我国量子磁力仪的空间应用研究。CPT原子磁场精密测量系统由CPT原子/量子磁力仪、AMR磁阻磁力仪、NST星敏感器、无磁伸展臂组成，由中国科学院国家空间科学中心太阳活动和空间天气重点实验室、复杂航天系统与电子信息技术重点实验室，以及中科院沈阳自动化研究所联合研制。无磁伸展臂一次性展开至4.35m后，处于伸展臂顶端的CPT原子磁力仪探头、AMR磁阻磁力仪探头、NST星敏感器远离卫星磁干扰和遮挡，开始获取有效探测数据。CPT原子/量子磁力仪在轨测量噪声峰峰值0.1nT。NST星敏感器获取了卫星在不同模式、不同时段下伸展臂的姿态变化实时数据，结合AMR磁阻磁力仪的三轴磁场探测，首次在轨验证了磁场矢量和姿态一体化同步探测技术。国产量子磁力仪首次全球磁场勘测图（空间中心太阳活动与空间天气重点实验室供图）CPT原子磁场精密测量系统载荷（空间中心、沈阳自动化所供图）无磁伸展臂地面展开测试（沈阳自动化所、空间中心和微小卫星研究院供图）CPT原子磁场精密测量系统伸展臂在轨展开状态示意图（微小卫星研究院供图）CPT原子磁力仪和AMR磁阻磁力仪在轨测量结果（空间中心供图）NST星敏感器相对于卫星本体坐标系的测试结果（空间中心、中科新伦琴NST星敏团队提供供图）

中国科学家组织国际团队，通过长期监测和智能计算，揭示了由“中国天眼”FAST发现的世界首例持续活跃重复快速射电暴的磁场反转。12日，相关成果发表于《科学》杂志。　　快速射电暴是宇宙中一种射电爆发现象，在1毫秒的时间内能释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。快速射电暴自2007年首次被确定存在以来，迅速成为天文学最新研究热点之一，但其物理起源、辐射机制等，至今尚不明晰。　　“中国天眼”首席科学家李菂介绍，此次发现涉及了三大洲的国际大型设备的观测数据。论文的研究对象“FRB 20190520B”由李菂领导的“中国天眼”FAST“多科学目标同时巡天(CRAFTS)”项目所发现，为世界首例持续活跃快速射电暴。自其2019年5月20日“现身”以来，每次监测都有一个或多个望远镜探测到其爆发，持续可靠。　　研究团队进一步利用位于澳大利亚的帕克斯望远镜和位于美国的绿岸望远镜对首例持续活跃快速射电暴进行了长达17个月的监测，并利用之江智能计算天文平台的算法高效处理数据。2022年7月24日拍摄的“中国天眼”夜景(维护保养期间拍摄，无人机光绘)。新华社记者 欧东衢 摄　　“通过综合分析发现，首例持续活跃快速射电暴的周边磁场存在着极端反转，也就意味着它可能处在双星系统中，而双星的伴星可能是黑洞或者大质量恒星。”论文共同第一作者、之江实验室智能计算天文研究中心研究专家冯毅说。　　据了解，这一发现是快速射电暴起源研究向前推进的重要一步。“中国天眼”FAST发现的首例持续活跃的快速射电暴已经催生了一系列重要发现和模型，此次发表的成果也是计算天文领域研究的重要进展。未来，对首例持续活跃快速射电暴的持续监测有望进一步揭示快速射电暴的起源和环境。

一、单层激子缘体的证据（Nature Physics）众所周知拓扑性和关联性之间的相互作用可以产生各种各样的量子相，其中许多原理仍有待探索。近的进展表明，单分子层WTe2在不同量子相之间具有高度的可调性，这一特点表明WTe2是一种很有前途的材料。这种二维晶体的基态可以通过静电调谐从量子自旋霍尔缘态转化为超导态。然而，关于量子自旋霍尔缘态的带隙打开机制仍不明确。近日，美国普林斯顿大学Ali Yazdani和 Sanfeng Wu（共同通讯作者）等报道了量子自旋霍尔缘体也是激子缘体的证据，它是由电子空穴束缚态(即激子)的自发形成引起的。文章于2021年12月发表于Nature Physics。原文图2，单层WTe2中电荷中性的缘状态相关测量 文章中作者通过巧妙的实验设计，结合电输运测量和隧穿谱测量，揭示了在样品电荷中性点存在一种本征缘状态，并证实了这种电荷中性缘态的相关性质。作者提供的证据证明样品不是能带缘体或局域缘体，并支持了在激子缘体相的存在。这些观测结果为理解具有非平凡拓扑的相关缘体奠定了基础，并确定了单层WTe2是基态激子量子相材料，为以后的应用提供了广阔的前景。原文图4，隧穿光谱揭示的关联特征和金属-缘体跃迁在本工作中作者使用Quantum Design生产的完全无液氦综合物性测量系统PPMS DynaCool 和超全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCool进行了电运输和vdW隧穿的相关测量。OptiCool在2018年面世以来作为新型的强磁场低温光学研究平台受到了很多好评，并获得了当年的R&D100大奖。OptiCool的多种电学通道非常方便用户进行电学测量和栅压调控实验。OptiCool样品台直流通道（左）与腔体直流接口（右）OptiCool样品台交流通道（左）与腔体交流接口（右） 二、扭曲二维材料磁性体系中的磁畴和莫尔磁性的直接可视化（Science）扭曲非磁性二维材料形成的莫尔超晶格是研究奇异相关态和拓扑态的高度可调控系统。近些年来在旋转石墨烯等多种二维材料中都观察到了很多奇异的性质。在该工作中，来自华盛顿大学的徐晓栋教授课题组报道了在小角度扭曲的二维CrI3中出现的磁性纹理。原文图1，层堆叠依赖的磁性和扭曲双层CrI3的磁光测量作者利用基于NV色心的量子磁强计直接可视化测量了纳米尺度的磁畴和周期图案，这是莫尔磁性的典型特征。该篇文章中利用MOKE和RMCD对样品的磁性进行了精细的测量。研究表明，在扭曲的双分子层CrI3中反铁磁(AFM)和铁磁(FM)域共存，具有类似无序的空间模式。在扭曲三层CrI3中具有周期性图案的AFM和FM畴，这与计算得到的CrI3 莫尔超晶格中层间交换相互作用产生的空间磁结构相一致。该工作的研究结果表明莫尔磁性超晶格可以作为探索纳米磁性的研究平台。原文图3，双三层扭曲CrI3的磁光和NV磁强计扫描测量图该研究工作中对扭曲CrI3的MOKE和RMCD测量中使用了基于OptiCool系统的低温磁光测量系统。OptiCool具有多个窗口，超低震动，1.7K-350K超大控温区间等诸多优点可以满足各种高精度的低温强磁场光学测量。为了进一步满足用户的大数值孔径测量需求，OptiCool先后开发出了近工作距离窗口和集成物镜方案，可以满足各种用户的需求。OptiCool近工作距离窗口（左）与外部物镜（右）安装示意图内部集成室温物镜（左）与集成低温物镜（右）定制化方案示意图 三、OptiCool设备简介OptiCool是Quantum Design于2018年2月新推出的超全开放强磁场低温光学研究平台，创新特的设计方案确保样品可以处于光路的关键位置。系统拥有3.8英寸超大样品腔、双锥型劈裂磁体，可在超大空间为您提供高达±7T的磁场。多达7个侧面窗口、1个部超大窗口方便光线由各个方向引入样品腔，高度集成式的设计让您的样品在拥有低温磁场的同时摆脱大型低温系统的各种束缚。OptiCool是全干式系统，启动和运行只需少量氦气。全自动软件控制实现一键变温、一键变场、部窗口90°光路张角让测量更便捷；控温技术让控温更智能；新型磁体结合了超大均匀区与超大数值孔径。OptiCool让低温光学实验无限可能。OptiCool技术特点：☛ 全干式系统：完全无液氦系统，脉管制冷机。☛ 8个光学窗口：7个侧面窗口，1个部窗口；可升底部窗口☛ 超大磁场：±7T☛ 超低震动：10 nm 峰-峰值☛ 超大空间：Φ89 mm×84 mm☛ 控温：1.7K~350K全温区控温☛ 新型磁体：同时满足超大磁场均匀区、大数值孔径的要求。☛ 近工作距离：可选3 mm工作距离窗口或集成镜头方案 【参考文献】1、Jia et al., Nat. Phys (2021) https://doi.org/10.1038/s41567-021-01422-w2、Song et al., Science 374, 1140–1144 (2021) 26 November 2021

据英国《自然》杂志网站近日报道，韩国首个月球探测器“达努里”（Danuri）将于当地时间8月2日在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空间站，搭载美国太空探索技术公司（SpaceX）公司的“猎鹰9”号火箭升空，计划于12月中旬到达目的地，并在轨运行一年，以探索包括磁场在内的月球多方面的特征。 “达努里”被韩国官方称为“韩国探路者月球轨道器”，历时6年建造完成，耗资2370亿韩元（1.8亿美元），研究人员希望它能揭示月球各方面，从古老的磁场到洒落在其表面的尘埃，还希望其能在月球极地附近永久寒冷黑暗的地区找到隐藏的水源和冰，为韩国到2030年实现更宏伟的登月计划铺平道路。 “达努里”将于8月2日升空，发射后一小时内，这个678公斤重的航天器将与火箭分离，韩国航空航天研究所（KARI）将展开航天器的太阳能电池板并部署天线。 “达努里”将携带5种科学仪器，最令人兴奋的是“偏振相机”（PolCam），它将是月球轨道上第一台使用偏振光绘制月球表面纹理的相机。通过捕捉从月球表面反射的光，PolCam将能够揭示月球表面上灰尘和岩石颗粒的大小和密度等特征，有助于研究人员研究不寻常物体，如月球上的微小多孔尘埃塔等，这些结构无法在地球上复制。 美国国家航空航天局（NASA）提供的“阴影相机”（ShadowCam）将拍摄月球上永久阴影区域的图像，了解这些地区的地形，并确定可能是冰沉积的较亮地区，将能为未来的着陆任务提供更多信息，以更好地揭示这一地区的历史。 月球表面显示出高磁性区域，这表明在过去数亿年里，月球内核产生了一个几乎与地球磁场一样强大的磁场。但与地球相比，月球内核要小得多，且与表面的距离也要远得多，为什么月球的内核能产生这么大的磁场？“达努里”上的磁力计（KMAG）收集的数据或能提供答案。 “达努里”探测器将使用多种科学仪器探测月球的磁场等性质。图片来源：NASA官网

对称性是影响物理系统各项性质的一个基础因子。由于维度的降低，原子层厚度的范德华材料是研究对称性调控量子现象的天然平台。二维层状磁体材料中，磁序是对称性调控的一个额外自由度。有鉴于此，近期，美国华盛顿大学的许晓栋教授课题组在《自然-物理》杂志上发表了低温强磁场拉曼光谱研究单层与双层CrI3晶体材料磁振子的工作，验证了对称性在二维材料体系中对磁振子的实际影响。单层CrI3材料中存在两种自旋波（见图1），一种是面内声学模式，另一种是面外的光学模式。之前文章中理论预计该自旋波隙大约是0.3-0.4 meV（2.4-3.2 cm-1）, 原则上可被拉曼光谱探测到。图1. (a-b)单层CrI3材料的两种自旋波，a)面内声学模式，(b)面外光学模式；(c) 单层CrI3的反射磁圆二色性成像图（内置图左，单层CrI3的光学照片）； (d-f)单层CrI3的低温强磁场拉曼光谱数据，磁场分别为0T, -4T, 4T。图1d数据显示在无磁场时候，由于瑞利光的存在，拉曼光谱无法测到信号，而当施加强磁场时，低波数拉曼可以明显观测到拉曼信号（见图1e,1f）。并且通过分析，证实了测量得到的斯托克斯与反斯托克斯低波数拉曼信号完全符合光学选择定则。通过分析拉曼峰随磁场变化的数据（图2a-b），研究者发现拉曼峰位与磁场强度成线性关系，分析表明拉曼信号反应的是二维材料CrI3的磁振子信息。计算得到单层CrI3在无磁场时的自旋波隙是2.4cm-1 (0.3meV)，与理论预测完全吻合。而拉曼信号随温度升高（见图2c），信号强度越来越弱。图2. (a-b): 单层CrI3拉曼信号随磁场强度关系图。(c): 拉曼信号随温度变化图，磁场为-7T。(d): 单层CrI3中的光学选择定则示意图。图3. (a) 双层CrI3在6T下的拉曼光谱，(b): 双层CrI3拉曼信号随磁场强度关系图。(c): 双层CrI3拉曼光谱随磁场变化数据，在0.7T左右磁场有反铁磁与铁磁转变。双层CrI3与单层CrI3不同，双层CrI3中同时存在反铁磁与铁磁态。图3a是双层CrI3在6T磁场下的拉曼数据。双层CrI3在强磁场下表现类似铁磁态的单层CrI3，拉曼信号与磁场强度成线性关系（见图3b）。通过分析拉曼信号（见图3c）与磁圆二色性 (RMCD）信号，表明双层CrI3在在0.7T左右磁场有反铁磁与铁磁转变。文章中，作者使用了德国attocube公司的attoDRY2100低温恒温器来实现器件在低温度1.65K下通过磁场调控的低温拉曼光学实验。文章实验结果表明CrI3晶体是研究磁振子物理和对称性调控磁性器件的理想候选材料。图4：低振动无液氦磁体与恒温器—attoDRY系列，超低振动是提供高分辨率与长时间稳定光谱的关键因素。https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C377018.htm attoDRY2100+CFM I主要技术特点：+ 应用范围广泛: PL/EL/ Raman等光谱测量+ 变温范围：1.8K - 300K+ 空间分辨率： 1 μm+ 无液氦闭环恒温器+ 工作磁场范围：0...9T (12T, 9T-3T，9T-1T-1T矢量磁体可选)+ 低温消色差物镜NA=0.82+ 精细定位范围： 5mm X 5mm X 5mm @ 4K+ 精细扫描范围：30 μm X 30 μm@4K+ 可进行电学测量，配备标准chip carrier+ 可升到AFM/MFM、PFM、ct-AFM、KPFM、SHPM等功能 参考文献：[1] Xiaodong XU et al, Direct observation of two-dimensional magnons in atomically thin CrI3, Nature Physics, (2020)

1月6日，《自然》杂志以封面文章形式发表了被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）的最新成果。在该成果中，中国科学院国家天文台研究员李菂等领导的国际合作团队，通过FAST平台，采用原创的中性氢窄线自吸收方法，首次获得原恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量结果。研究发现，星际介质具有连贯性的磁场结构，异于标准模型预测，为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。《中国科学报》了解到，这是FAST产出的系列重大成果之一。自2020年1月11日通过国家验收至今，FAST已运行近两周年。基于超高灵敏度的明显优势，它已成为中低频射电天文领域的观天利器。《自然》杂志封面 中国科学院国家天文台供图又一重磅，挑战星际磁场标准模型磁场在恒星、行星和生命的产生中发挥着重要作用，过程复杂。“磁通量问题”是恒星形成经典三大问题之一，分子云的星际磁场强度测量是全球天文界的共同挑战。恒星诞生于分子云中，分子云中的致密区域发生塌缩，最终形成恒星。恒星磁场的标准模型认为，在恒星形成过程中，磁场和重力是相互抗衡的力量，在分子云密度高的地方，重力越大，磁场也越强。按照这一模型，重力和磁场不断拉扯，以至于恒星形成需要上千万年。测量分子云的星际磁场强度并不是件容易的事。目前，可用于测量磁场强度的唯一手段就是“塞曼效应”。1896年，荷兰物理学家塞曼发现，把产生光谱的光源置于足够强的磁场中，磁场作用于发光体使光谱发生变化，一条谱线会分裂成几条偏振化的谱线。根据光谱的变化，科学家就可以反推出磁场的强度。但是，探测分子云的塞曼效应难度很大。“分子和磁场的作用普遍非常弱，塞曼效应也非常弱。”李菂说。为更好地测量出星际磁场，李菂团队另辟蹊径，原创出一种通过测量氢原子的谱线来测量星际磁场的方法——中性氢窄线自吸收方法。“原子对磁场的响应会比分子强。氢原子是宇宙中丰度最高的元素，广泛存在于宇宙的不同时期，也是不同尺度物质分布的最佳示踪物之一。”李菂说。FAST为李菂等人提出的新方法创造了应用的机会。“FAST是探测暗弱中性氢源的利器。”李菂说。通过FAST，研究人员测量了L1544分子云包层的磁场强度，首次实现了原创的中性氢窄线自吸收方法塞曼效应的探测，也实现了利用原子辐射手段来探测分子云磁场的“从0到1”的突破。研究人员发现，与标准模型的预测结果不同，星际介质从恒星外围的冷中性气体到原恒星核，具有基本一致、连贯性的磁场结构。“由此，我们将恒星形成的时间从上千万年减少到百万年。”李菂说。这一研究成果引起了国际学者的关注。未参与此项研究的美国伊利诺伊大学教授理查德克鲁切尔评价：“通过观测中性氢窄线自吸收的塞曼效应，FAST首次揭示了在恒星形成的早期阶段，磁压不足以阻止引力收缩，这与恒星形成的标准理论不一致。这一发现对于理解恒星形成的天体物理过程至关重要，并显示了FAST在解决重大天体物理问题方面的潜力。”运行两年，FAST产出一系列大成果从2020年1月11日通过国家验收至今，两年来，FAST好消息频传。仅2021年，FAST就产出了不少重要成果。2021年10月14日，《自然》发表了FAST获得迄今最大快速射电暴爆发事件样本的成果。快速射电暴（FRB）是宇宙中最明亮射电爆发现象，由于起源未知，它成为天文学研究的热点。国家天文台科研人员领导的国际合作团队，利用FAST对快速射电暴FRB121102进行观测，在约50天内探测到1652次爆发事件，获得迄今为止最大的快速射电暴爆发事件样本，超过此前本领域所有文章发表的爆发事件总和。这一成果还首次揭示出快速射电暴爆发率的完整能谱及其双峰结构。“FAST多科学目标巡天已经发现至少6例新快速射电暴，为揭示这一宇宙中神秘现象的机制、推进这一天文学全新领域的发展作出独特的贡献。”国家天文台副研究员王培说。面向未来，观天利器正摩拳擦掌5

新研究进展今年8月，美国加州大学圣迭戈分校（UC San Diego）R. D. Averitt课题组在量子材料调控方面取得了重要进展。该研究工作利用超全开放强磁场低温光学研究平台所搭建的测量系统，通过低温磁场环境下的超快泵浦测量详细研究了GdTiO3钙钛矿材料在光激发下自旋与晶格相互作用以及磁性变化在不同时间尺度上的各种演化机制。这对于可应用于量子信息领域的钙钛矿类量子材料实现超快的量子调控十分重要。相关研究成果以“铁磁缘体GdTiO3中相干声子模的磁弹性耦合（Magnetoelastic coupling to coherent acoustic phonon modes in the ferromagnetic insulator GdTiO3）”为题，刊登在PHYSICAL REVIEW B上。测量设备与光路示意图（图片来源于R. D. Averitt教授关于本工作的公开报告）GdTiO3材料不同温度下的反射率泵浦测量，(a)反射率随时间的变化；(b)峰值反射率随温度变化；(c) 反射率在不同时间段的演变机制GdTiO3在钙钛矿材料相图中处于铁磁-反铁磁的边缘区域，在基态时Gd磁晶格与Ti磁晶格成反铁磁耦合排列，材料表现出亚铁磁性，同时材料还是莫特-哈伯德缘体和轨道有序态。该研究工作在不同温度和不同磁场环境下对GdTiO3材料进行了时间分辨的反射率和磁光克尔测量。材料的反射率和克尔转角在飞秒、皮秒时间尺度上表现出了多种演化机制。针对在皮秒量上的自旋-晶格相互作用机制，通过采用660 nm对应于Ti 3d-3d 轨道Mott-Hubbard带隙的光激发，对所得MOKE信号的分析可以得出，光激发先扰乱了Ti离子磁晶格的排布，减弱了与Gd磁晶格的反铁磁耦合，使得材料的净磁矩增加。进而光激发所产生的热效应逐渐影响Gd磁晶格的稳定性使得材料的净磁矩减少。另外，实验观察到MOKE和反射率测量在皮秒尺度上都有相干振荡，且随着时间发生明显的红移。该振荡对应于光激发在材料中产生的应力波（相干声子）。通过分析得出，该应力波与材料的磁性也有密切的对应关系，表明通过声子与磁性的耦合来直接调控磁性也具有很大的可行性。不同温度、不同磁场下时间分辨MOKE测量观察到的GdTiO3材料磁性的演变(a)光激发后磁矩演化的原理示意图；(b) 时间分辨MOKE测量观察到的相干振荡该研究通过在变温变磁场条件下的时间分辨测量，清楚的观测到了GdTiO3在微观时间尺度上的磁性变化，通过分析详细解释了磁性演化的内在机制。这对于钙钛矿类量子材料的应用具有十分重大的意义。作为上早期就使用超强磁场低温光学研究平台--OptiCool的用户，R. D. Averitt教授利用OptiCool超高的温度稳定性、超低震动、强磁场、多窗口等特点设计了功能强大的光学测量系统，这对于该研究工作起到了决定性作用。我们期待超强磁场低温光学研究平台的用户能够取得更多科研成果。 设备信息OptiCool是Quantum Design于2018年2月推出的超全开放强磁场低温光学研究平台，2019年正式向美国以外市场销售，目前中国已经销售5套。系统拥有3.8英寸超大样品腔、双锥型劈裂磁体，可在超大空间为您提供高达7T的磁场。多达7个侧面窗口、1个部超大窗口方便光线由各个方向引入样品腔，高度集成式的设计让您的样品在拥有低温磁场的同时摆脱大型低温系统的各种束缚。OptiCool是全干式系统，启动和运行只需少量氦气。全自动软件控制可实现一键变温、一键变场；避震、控温技术让控温更智能；新型磁体结合了超大均匀区与超大数值孔径。OptiCool可以满足低温、磁场、电学、光学对材料的多维调控，这将是量子材料研究的优选方案。 参考文献：[1].D.J.Lovinger, E.Zoghlin, P.Kissin, G.Ahn, K.Ahadi, P.Kim, M.Poore, S.Stemmer, S.J.Moon, S.D.Wilson, R.D.Averitt, Magnetoelastic coupling to coherent acoustic phonon modes in the ferromagnetic insulator GdTiO3, PHYSICAL REVIEW B 102,085138(2020).

地球周围有巨大的地磁防护罩，保护人类和其他生物免受太空射线的伤害。　　一项最新地球研究报告说，地球磁场不仅正在减弱，而且出现裂缝，因此包括人类在内的生命随时会受到高能量宇宙射线的威胁。　　据物理学网站近日报导，印度科学家使用世界最敏感、最大型的宇宙射线检测仪器于近期观察到地球磁场出现裂缝。　　科学家在《物理评论快报》(Physics Review Letter)上指出，因为地磁出现裂缝，所以日冕喷发的巨大等离子能量束冲击地球磁层，引发地磁风暴。　　地磁裂缝　　这种检测仪器为GRAPES-3 介子望远镜，位于印度乌提(Ooty)的塔塔基础研究院(TIFR)宇宙射线实验室。2015年6月22日，该实验室记录到时间长达2小时的200亿电子伏特(20GeV) 高能量太空粒子束，以每小时250万公里的速度撞击地球，造成很多距北极较近的国家地区出现无线电信号中断。　　当时，天空出现绚丽多彩的北极光。科学家说，这是因为地磁遭受那种极高速粒子的冲压而产生磁暴的结果。　　而这种磁暴的根本原因是近年强度不断减弱的磁场发生重新联接时出现一种磁场裂缝。　　报导说，地球磁场是一种人肉眼看不见的无形保护层，减少我们受宇宙射线的威胁。而这个巨大的防护罩近年来出现明显的变化，因此那些潜在的太空威胁问题变得越来越突出。　　地磁分布变化　　澳洲Science Alert科技新闻网曾于5月11日报导，科学家注意到，地球磁场保护层已经出现非常明显的变化，如地磁北极发生了偏移。　　地球磁场强度近年来一直在减弱，目前地球磁场强度以每10年下降5%的速度减弱，而且减弱速度比以前快10倍。而且地磁的分布特点出现改变，即地磁在某些地区增强，在某些地区减弱。　　欧洲空间局(ESA)在5月初布拉格召开的“生命地球研讨会”(The Living Planet Symposium )上报告，地磁北极正快速地朝向亚洲东方偏移。　　该报告指出，自1999年以来，地球磁场强度在北美上空减弱3.5%，而在亚洲增强2%。大西洋南部的南美地区，地磁强度异常减弱2%，而且近7年来其减弱趋势一直朝着西部方向发展。　　与人类未来有关　　科学家推测，地球磁场强度不断减弱的最终结果是地磁两极倒转，造成宇宙射线强烈照射地球，包括人在内的生物因此遭受毁灭性灾难。科学家估计，这种地磁倒转的灾难会每10万年发生一次。　　报导说，这种研究结果听起来很可怕。但是实际情况可能不是想像的那么糟糕。欧洲空间局地磁观测项目经理鲁尼弗莱博哈根(Rune Floberghagen)于2014年7月曾解释：“这种磁极突然倒转不是瞬间出现，而是在几千年或者几百年的时间内发生。这种现象在过去的历史发生过许多次。”　　而且2014年7月，加州大学等机构于英国皇家《国际地球物理研究杂志》(Geophysical Journal International )发表报告认为，78.6万年前的地球磁场活动曾在6000年内一直处于不稳定状态，最后在100年间发生磁场两极倒转。　　加州大学伯克利分校的研究者考特妮斯普莱恩(Courtney Sprain)说：“我们很惊讶，当时地球磁场的两极倒转速度很快。”　　科学家根据目前的地磁减弱情况推测地磁南北极会在今后几千年间突然发生倒转。　　伯克利分校的地质年代学中心主任保罗瑞尼(Paul Renne)教授表示，虽然尚不清楚将在何时突然发生下一次的地球磁场倒转，但人们需要多思考一旦发生后人类会遭受什么。

探索材料角度相关的磁输运性质是凝聚态物理学中应用广泛和重要的课题研究方向。该研究通常需要很宽的样品温度范围，比如从室温到几开尔文或更低，还需要强大的矢量磁场。控制矢量磁场对此类研究尤为重要。然而，传统的超导矢量磁体不仅价格昂贵，而且场强也有限：三个方向上至少两个方向的磁场强度通常不能超过2T。 德国attocube公司是上著名的端环境纳米精度位移器制造商。近期，该公司推出的atto3DR低温双轴旋转台，将施加在样品上固定方向的单一磁场（垂直或水平方向）的改变为三维矢量磁场。通过这种方式，在任何其他方向上也可立即获得非常高的磁场（例如9 T或12 T）。因此，它相当于提供了9T-9T-9T矢量磁铁的等效系统，这是目前尚无法实现的。此外，与常规矢量磁铁（如5T-2T-2T）只能在旋转中提供大2T的磁场相比，此解决方案的成本也非常低。 另外，双旋转轴的应用保证了样品在任意磁场方向上的变化和灵活性，通过水平固定轴的旋转，可控制样品表面与外界磁场的倾角（+/- 90°）；而沿面内固定轴的旋转提供了另外+/- 90°的运动，从而实现样品与磁场形成任意相对方向。同时还兼容2英寸样品空间和He气氛，配备Chip carrier，提供多达20个电信号接口。 1. 为什么要旋转你的样品？ 物理学家、化学家和材料科学家正在不懈地寻找具有理想性能的新材料。新材料几乎每天都会被合成出来，并经历各种各样的测量和表征。费米面的表征在材料表征中起着核心作用，因为将电子结构与材料的性质相关联，可以设计出具有所需性质的材料，并针对特定的应用进行调整。若能够地控制磁输运测量中的场方向有助于提取样品各向异性的信息。能够旋转样品在面内和面外场之间切换，或沿所需方向（例如，沿准一维样品，如纳米管或纳米线）对准就显的尤为重要。 Attocube公司研发的压电驱动的纳米旋转台有效地取代了价格昂贵的矢量磁铁，甚至提高了它们的性能，不仅扩大了其任意方向上的大可用磁场，而且也能很好的实现自动化的测量。更为重要的一点是：它们优于传统无法避免的机械滞后性的机械转子。此外，当需要超高压条件时，例如在ARPES中，与机械旋转器相比，压电陶瓷旋转台提供了额外的优势-压电陶瓷旋转台不会导致超高压室泄压或者漏气。2. Attocube提供的解决方案2.1 attocube 的纳米精度旋转台 attocube提供了多种可以组合的压电驱动纳米定位器，其中包括水平旋转台和竖直旋转台（attocube纳米旋转器-ANR/ANRv）。旋转台组合包括一系列不同尺寸和方向，以及适用于低温环境、超高真空和/或高磁场的不同环境下的需求。由于其体积非常紧凑，attocube的旋转台能够适配于大多数的超导磁体样品腔。图1: ANR portfolio [4]2.2 atto3DR：在3D中模拟强矢量磁场 atto3DR双旋转器具有两个立的旋转台，它们组合在一起，从而提供相对于样品表面的所有方向上的全磁场（例如14 T），如引言中所述。atto3DR如图2所示。atto3DR可以提供普通低温版本，同时也可根据具体需求提供用于低温真空（如稀释制冷机）的定制版本；有关mK温度下的应用案例，请参阅应用部分。图2: atto3DR：（a）带有无铅陶瓷芯片载体的样品架，配备20个触点；（b） 面内ANR；（c） 另外一个面内的ANR[4]。 3. 应用案例 在概述了ANRs、atto3DR的主要特点和优点之后，本文后一章将重点介绍通过使用基于我们的旋转器获得的传输测量的研究结果。3.1 基于ANR旋转台的应用案例3.1.1 在强磁场和200 mK条件下考察的g因子的各向异性 在Zumbühl集团（瑞士巴塞尔）与RIKEN（日本Saitama）、SAS（斯洛伐克布拉迪斯拉发）和UCSB（美国圣巴巴拉）课题组的合作进行了以显示GaAs量子点中各向同性和各向异性g因子校正的分离实验。这项研究是在两个立的横向砷化镓单电子量子点上进行的。为了在实验上确定g因子修正，通过测量具有不同强度和方向的平面内磁场的隧穿速率来得到自旋分裂。自旋分裂定义了自旋量子位的能量，是磁场中自旋的基本性质之一。在这里，他们测量并分离了两个GaAs器件中对g因子的各向同性和各向异性修正，发现与近的理论计算有很好的一致性。除了公认的Rashba和Dresselhaus项，作者还确定了动量平方依赖的塞曼项g43和穿透AlGaAs势垒gP项[5]。 此项工作是在attocube纳米精度旋转台ANRv51的帮助下完成的：样品安装在压电驱动旋转器上，并在磁场平面内旋转。由于旋转台有电阻编码器，因为能够读出旋转器的状态角度。此外，ANRv51可在高达35 T的磁场环境下使用，并可在低至mK的低温范围内使用-该实验在稀释制冷机中进行，电子温度为200 mK，磁场高达14 T。该磁场强度在任意面内方向上施加，只能通过旋转器实现不同角度下的测量。图3: sample in chip carrier mounted on ANRv513.1.2 mK位移台在材料输运性质随磁场角度的变化研究中的应用 北京大学量子材料科学中心林熙课题组成功研制出基于attocube低温mK位移台研制的低温强磁场下的样品旋转台，用于测量材料的输运性质随磁场角度的变化研究。 该系统是基于Leiden CF-CS81-600稀释制冷机系统的一个插杆，插杆的直径为81 mm，attocube的mK位移台通过一个自制的转接片连接到插杆上，如图4所示，位于磁场中心的样品台的尺寸为5 mm*5 mm，系统磁场强度为10T。系统的制冷功率为340 μW@120mK，得益于attocube低温位移台低的发热功率及工作时非常小的漏电流，使得旋转台能够很好的在＜200mK的温度下工作（工作参数：60V，4Hz, 300nF）。 图4. 实现的旋转示意图和ANR101装配好的实物图 图5. 侧视图，电学测量的12对双绞线从旋转台的中心孔穿过 图6中是GaAs/AlGaAs样品在不同角度下测试结果，每一个出现小电导率的点，代表着不同的填充因子。很好的验证了其实验方案的可行性和稳定性。图6. Shubnikov–de Haas Oscillation at T = 100 mK3.1.3 25 mK和强磁场下的自旋弛豫测量 基于量子点的自旋量子位是未来量子计算机的一个有希望的核心元件。2018年，一项国际合作（(Basel, Saitama, Tokyo, Bratislava and Santa Barbara）在理论预测电子自旋弛豫现象15年后，次通过实验成功证明了一种新的电子自旋弛豫机[8]。图7: Measurement setup with sample on an ANRv51 for rotating around the angle ϕ in the plane of the magnetic field. 在25 mK 的稀释制冷机和高达14 T的磁场条件下，半导体纳米结构（GaAs）中的电子自旋寿命在0.6 T左右达到了一分钟以上的新记录。有关此记录的更多信息，请参见[9]。对于该实验设置，使用了attocube的ANRv51，只有它完全符合mK温度和高磁场系统的要求。此外，在GaAs二维电子气体中形成的单电子量子点样品可以与平面内磁场相对于晶体轴作任意角度的旋转。3.1.4 从缓慢的Abrikosov到快速移动的Josephson涡旋的转变 来自瑞士苏黎世ETH的Philip Moll及其研究组使用attocube的ANR31研究了层状超导体SmFeAs（O，F）中磁旋涡的迁移率，发现旋涡迁移率的大增强与旋涡性质本身的转变有关，从Abrikosov转变为Josephson[12]。该实验中如果磁场倾斜出FeAs平面，即使小的未对准（图8: Flux -flow dissipation as a function of the angle between the magnetic field (H = 12 T) and the FeAs layers (= 0°) for several temperatures.图9: Rotator setup showing the ANR31/LT rotator carrying the sample and two Hall sensors.3.1.5 用于量子输运分析的超低热耗散旋转系统 在2010新南威尔士大学（澳大利亚悉尼）的La AYOH ET.A.课题组分析了半导体纳米器件中的量子输运。他们的主要目标是获得一个合适的旋转系统来研究各向异性塞曼自旋分裂。为了充分观察测量这种效应，需要在保持温度低于100mK的情况下，在磁场（高达10T）方向旋转样品。该样品安装在陶瓷LCC20器件封装中的AlGaAs/Ga/As异质结构。两条铜线连接到载体上。使用带RES传感器的ANRv51进行位置读出，该小组设计了一个具有两个可选安装方向的样品架（见图10）：一个具有芯片载体的平面内旋转，另一个具有芯片载体的平面外旋转（见图）。ANRv51非常适合此应用：先其由非磁性材料制成，完全兼容mK，并具有一个小孔，可将20根铜线送至转子背面。在他们的论文中，研究小组仔细描述了不同驱动电压和频率下，旋转器的散热作为转速的函数[13]。在缓慢的旋转速度下，散热可以保持在低限度，即使连续旋转，仍然能让系统温度低于100 mK。当关闭旋转器时回到25 mK基准温度的时间仅仅为20 min。此外，由于滑移原理，旋转台可在到达终目标位置时接地，从而确保位置稳定性和零散热。图10: Rotation system assembly for rotating the sample in two separate configurations with respect to the applied magnetic field B.3.2. atto3DR 应用案例3.2.1 范德华异质结器件在低温40mK中旋转 理解高温超导物理机制是凝聚态物理学的核心问题。范德华异质结构为量子现象的模型系统提供了新的材料。近日，国际合作团队（团队成员来自美国伯克利大学，斯坦福大学，中国上海南京以及日本韩国等课题组）研究石墨烯/氮化硼范德华异质结具有可调控超导性质的工作发表在《Nature》杂志上。在温度低于1K的时候，该异质结的超导的特特性开始出现，电阻出现一个明显的降低，出现一个I-V电学曲线的平台[14]。图11: 图左低温双轴旋转台；图右下：石墨烯/氮化硼异质结器件，图右上，电输运测试结果，样品通过旋转后的方向与与磁场方向平行。 电学输运工作的测量是在进行仔细的信号筛选后，在本底温度为40mK的稀释制冷剂内进行的。样品的面内测量需要保证样品方向与磁场方向平行，因而使用了德国attocube公司的atto3DR低温双轴旋转台。该atto3DR低温双轴旋转台可以使样品与单轴线管的超导磁场方向的夹角调整为任意角度。通过电学输运结果，证实了样品中存在的超导与Mott缘体与金属态的转变，证明了三层石墨烯/氮化硼的超晶格为超导理论模型（Habbard model）以及与之相关的反常超导性质与新奇电子态的研究提供了模型系统。3.2.2 30mk下的扭曲双层石墨烯的轨道铁磁性 范德华异质结构，特别是魔角双层石墨烯（tBLG），是当今固态物理研究的热点之一。尽管之前对tBLG的测量已经表明，铁磁性是从大滞后反常霍尔效应中推断出来的，随后又指向了Chern缘体，但A.L.Sharpe及其同事通过输运测量实验表明，tBLG中的铁磁性是高度各向异性的，这表明它是纯轨道起源的——这是以前从未观察到的[15]。 为了进行测量，该小组将封装在氮化硼薄片中的tBLG样品安装在attocube atto3DR双旋转器上，通过巧妙设计，使其在电子温度低于30 mK的条件下正常工作，在高达14 T的磁场中，使用霍尔电阻对倾斜角度进行专门的现场校准，以便在实验过程中控制准确的面内和面外方向。图12: Angular dependence of hysteresis loops in twisted bilayer graphene, measured with atto3DR at 磁性输运测量通常涉及可变温度和强磁场。能够旋转样品是提取有用信息的关键先决条件，如三维费米表面、电荷载流子的有效质量和密度，亦或块体材料、薄膜或介观结构的各向异性相关的许多其他参数。使用基于压电陶瓷的旋转器有助于获得比矢量磁场更高的矢量场，而且能够大大降低成本。因此，attocube ANR及其成套解决方案——atto3DR——对于每一位在具有磁场依赖和低温下进行电气和磁性输运测量的研究人员来说，都是佳和的解决方案。5. 参考文献[1]L.W. Shubnikov, W.J. de Haas, Proc. Netherlands Roy. Acad. Sci. 33, 130 (1930)[2]Fermi Schematics, Sabrina Teuber, attocube systems AG[3]http://www.phys.ufl.edu/fermisurface/[4]attocube systems AG[5]L.C. Camenzind et al., Phys. Rev. Lett. 127, 057701 (2021)[6]U. Zeitler et al., attocube Application Note CI04 (2014)[7]P. Wanget al., Rev. Sci. Instrum. 90, 023905 (2019)[8]L.C. Camenzind et al. Nat Commun 9, 3454 (2018)[9]https://www.unibas.ch/en/News-Events/News/Uni-Research/New-mechanism-of-electron-spin-relaxation-observed.html[10]Y. Pan et al., Sci. Rep. 6, 28632 (2016)[11]A.M. Nikitin et al., Phys. Rev. B 95, 115151 (2017)[12]P.J.W. Moll et al., Nature Mater. 12, 134 (2013)[13]L. A. Yeoh et al., Rev. Sci. Instrum. 81, 113905 (2010)[14]G. Chen et al., Nature 572, 215 (2019)[15]A.L. Sharpe et al., Nano Lett 2021, 21, 10, 4299 – 4304 (2021)

拓扑缘体，顾名思义是缘的，有趣的是在它的边界或表面总是存在导电的边缘态，这是拓扑缘体的特性质。近期，理论预测存在的拓扑缘体在实验上被证实存在于二维与三维材料中，引起了科研界的大量关注。通常二维电子气体系中存在着量子霍尔效应，实验中观测到了手性边界态存在于材料的边界。在三维体材料的拓扑缘体中实验上可观测到反常量子霍尔效应。K. Yasuda, Y. Tokura等人利用德国attocube公司的低温强磁场磁力显微镜attoMFM在0.5K温度与0.015T磁场环境下，证实了拓扑缘体磁畴壁的手性边界态的可调控性能，不同于之前实验上观测到的拓扑缘体中自然形成随机分布的磁畴中的手性边界态。Y. Tokura等人基于Cr-掺杂 (Bi1-ySby)2Te3制备了拓扑缘体薄膜，基底是InP（如图1C）。图1D为在0.5K低温下使用MFM测量的材料中的磁畴分布，可以清晰看到自然形成的随机分布的大小与形貌不一的磁畴。通过使用MFM磁性探针的针在0.015T的磁场环境下扫描样品区域成功实现了对材料磁畴的调控。图1F为调控后样品的磁畴情况，被探针扫描过的区域，磁畴方向保持一致。图1： A&B 拓扑缘体磁畴调控示意图；C 拓扑缘体材料结构；D attoMFM实验观测自然形成多个磁畴； E&F MFM探针调控磁畴该拓扑缘体磁畴反转的性能随磁场大小变化的结果也被仔细研究。通过缓慢改变磁场，不同磁场下拓扑缘体样品的磁畴方向可清楚地被证实发生了反转（见图2）。通过观察，随机分布气泡状磁畴（0.06T磁场附近）一般的大小在200纳米左右。图2： A 霍尔器件电测量结果；B attoMFM观测不同磁场下拓扑缘体的磁畴情况不仅通过attoMFM直观观测分析磁畴手性边界态调控，电学输运结果也证实手性边界态的调控。图3为在温度0.5K的时候，拓扑缘体电学器件以及相应的电学测量数据。数据表明，霍尔电阻可被调控为是正负h/e2的数值，证实了不同磁畴的手性边界态的调控被实现。作者预见，该实验结果对于低消耗功率自旋电子器件的研究提供了一种可能的途径。图3：拓扑缘体制备器件反常量子霍尔效应结果证实磁畴手性边界态调控图4：拓扑缘体磁畴手性边界态调控相关设备—低温强磁场原子力磁力显微镜 低温强磁场原子力磁力显微镜attoAFM/MFM主要技术特点：-温度范围：mK...300 K-磁场范围：0...12T (取决于磁体)-样品定位范围：5×5×5 mm3-扫描范围: 50×50 μ㎡@300 K, 30×30μ㎡@4 K -商业化探针-可升PFM, ct-AFM, SHPM, CFM等功能 参考文献：“Quantized chiral edge conduction on domain walls of a magnetic topological insulator” K. Yasuda, Y. Tokura et al, Science 358, 1311–1314 (2017) 相关产品及链接：1、低温强磁场原子力/磁力/扫描霍尔显微镜：http://www.instrument.com.cn/netshow/C159542.htm2、低温强磁场无液氦扫描探针显微镜系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/C273802.htm

中科院电子所第十研究室(中科院电磁辐射与探测技术重点实验室)面向国家“立足国内，找矿增储”等重大战略需求，在中科院知识创新工程、SinoProbe计划等项目经费支持下，经过近3年的技术攻关，突破了制约我国地球物理电磁勘探仪器装备研发的核心技术——磁场传感器(磁棒)技术，研制出可应用于大地电磁法(MT)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)、海洋可控源大地电磁法(CSEM)、瞬变电磁法(TEM)、地球物理电磁测井等方法的磁场传感器，最低工作频率可到0.0001Hz(10000s)，噪声水平达到皮特斯拉(pT)或飞特斯拉(fT)，各项指标已迈入世界先进行列。 　　小批量生产的CAS系列磁棒陆续经多个地球物理勘探部门一年多不同季节、不同地区的野外工程应用和测试对比表明，电子所研制的频率域和时间域磁棒与国外同类磁棒的先进技术水平相当，部分指标略高于国外产品 同时，与国外同类磁棒相比，CAS系列磁棒的重量和功耗均具有十分明显的优势。CAS系列磁棒的研制成功，为我国研发具有自主知识产权的地球物理电法勘探仪器装备奠定了坚实的技术基础。 　　此外，CAS系列磁场传感器在海洋探测与监测，尤其在海底科学观测网建设、海底资源勘探等领域还具有广阔的应用前景。

通过对光纤阵列太阳光学望远镜（FASOT）原理样机在2013年加蓬日全食期间取得的观测资料处理和分析，中国科学院云南天文台FASOT团组在弱偏振信号测量方面取得了科学和技术两项关键性进展，为正在研制的第一和第二代FASOT以及未来的大型日冕仪COMPASS打下了坚实的基础。常规获取太阳大气中磁场矢量三维结构精确信息的成功与否很大程度上取决于仪器对弱磁场产生的弱偏振信号的感知（灵敏度）和精确测量（准确度）能力。因此弱偏振信号的灵敏且精准探测成为FASOT的关键技术。法国天文学家Donati等人于1990年(Astronomy and Astrophysics，1990，232，L1)首创了偏振光学开关技术来降低偏振测量噪声。这项技术通过交换由偏振分析器出射的双光束偏振态来最大程度降低影响偏振测量灵敏度和精确度的因素。屈中权等人在2017年（Solar Physics, 2017,292:37）提出了简化偏振光学开关（RPOS）技术方法。它不再需要在常规偏振观测时在每个偏振调制态都进行双光束偏振态互换，只需进行一组可以将望远镜各光路以及此时视宁度等消光信息精确传递下去的偏振光学开关模式的测量，将其与常规偏振观测数据进行交叉对比就可提高偏振测量的灵敏度和准确度。这也确定了新的观测模式以及简化了偏振分析器结构。在12月1日发表的题目为“由日食偏振光谱测量揭示的太阳高层大气的复杂性”论文（the Astrophysical Journal, 2022, 940:150）中，研究人员对5种实现RPOS的方法产生的结果进行了精确度的检验。这一技术不仅克服了传统偏振光学开关的三大缺点（时间分辨率低，存储空间大，结构复杂），还提高了测量的灵敏度和工作效率。通过2013年加蓬日全食观测，FASOT原理样机在国际上首次同时获得同一视场内516-532nm波段中日冕、过渡区和色球发射谱线的辐射强度I和归一化的线偏振光谱Q/I观测资料（见附图）。应用以上技术，分析了这些形成于不同高度的谱线I和Q/I空间和色散方向的分布特征，发现不同谱线线偏振面旋转速率不一致，在不同空间点会产生超过一个量级的偏振大小变化，日冕禁线与其他谱线的偏振存在很大的差别，Q/I轮廓呈现多样性。在对这些现象做出相应的解释之后得出结论：高光谱分辨率和对两条或者以上的谱线同时进行全斯托克斯光谱测量成为日冕磁场矢量测量仪器如COMPASS必备的功能。该工作得到国家基金委国家重大科研仪器研制项目11527804与国家基金委和中国科学院天文联合基金重点项目U1931206支持。论文链接图1.谱线强度和归一化线偏振强度随高度的变化

2月27日，中国科学院云南天文台和山东大学（威海）联合团队利用我国自主研制的50mm白光日冕仪，成功观测到内日冕，并获得其白光像。这是我国首次在国内观测址点获得内日冕白光像（图1）。这次观测属于云南天文台林隽团队承担的中国科学院战略性先导科技专项（A类）—“鸿鹄专项”子课题—“日冕仪临近空间搭载实验”的任务内容，目的是在距离地面30-35公里的临近空间对1.1个太阳半径到1.5个太阳半径之间的内日冕进行观测，考察和研究其中的磁场结构与等离子体分布及其可能的演化过程。这次观测是在云南天文台稻城观测站2号址点进行的（图2），这是日冕仪进行临近空间观测前开展的核心设备地面实验。日冕仪的临近空间观测计划于今年8、9月份开展。日冕是太阳大气的最外一层结构，其中的物质密度非常稀薄，其亮度比太阳圆面中心至少弱20万倍，因此，观测日冕的首要技术是在望远镜中有一个结构能够将太阳圆面直接来的光完全挡住，并且将望远镜内部各个结构对光线的散射抑制到最低水平，然后用特殊光学结构来产生“人造日全食”景象（图1）。全球仅有少数几个国家掌握了白光日冕仪的设计和制造技术。另一方面，地球大气对阳光的散射会严重干扰对日冕的观测，而大气散射水平较低的地点一般在远离人类居住的高山之巅。能否为白光日冕仪寻到一处合适的址点，则标志着一个国家是否具备开展高水平太阳物理观测研究的自然环境。中国科学院云南天文台刘煜团队经过十余年的艰苦巡视和踏勘，在四川省甘孜州稻城县无名山发现一处适合天文观测的候选址点，该址点目前正处于深度和全面评估阶段；山东大学（威海）夏利东团队经过十余年的锤炼，与中国科学院长春光机所张红鑫团队一道，已研制出多种类型的日冕仪，技术水平处于国内一流。本次白光日冕仪地面实验的成功，表明稻城无名山是一处优秀的太阳观测址点，完全符合高质量、高精度太阳地面观测的要求，属于国际一流的太阳观测址点。这次实验的结果也表明，我国已经完全掌握了白光日冕仪的研制技术，为自主研发高性能白光日冕仪趟出了一条新路。这次实验的成功受到了国内外太阳物理同行的普遍赞誉和认可。团队将深入分析和研究本次实验结果，进一步优化观测方案，希望在不久的将来获得更加优良的观测结果。本任务的开展也得到了国家自然科学基金委重点项目“太阳选址研究”、云南省项目“云岭学者”和“云南省林隽科学家工作室”经费的支持。 图1.2021年2月27日在云南天文台稻城观测站获得的白光日冕像。北极在上，东边在左。图2.2021年2月27日在观测现场的部分团队成员。

范德瓦尔斯异质结构中的莫尔超晶格现已成为研究量子现象的有力工具和载体。该领域的研究也成为目前国际上的热门研究方向之一。近期，加利福尼亚大学伯克利分校（University of California, Berkeley）王枫团队利用超精准强磁场低温光学系统-OptiCool搭建了精密的低温光学测量系统，对范德瓦尔斯异质中的激子相关特性进行了系统研究并取得重要成果。相关成果在今年8月分别发表于Nature Physics[1]和Nature[2]上。单层WSe2和莫尔WS2/WSe2异质结中的关联层间激子绝缘体该篇工作对由超薄hBN分隔的WSe2单层和WS2/WSe2莫尔双层组成的双层异质结中相关层间激子绝缘体进行了观察研究。研究发现当空穴的密度为每个莫尔晶格位置一个时，莫尔WS2/WSe2双层具有莫特绝缘体状态。当电子被添加到WS2/WSe2莫尔双层中的Mott绝缘体中并且相同数量的空穴被注入到WSe2单层中时，会出现一个新的层间激子绝缘体，其中WSe2单层中的空穴和掺杂莫特绝缘体中的电子通过层间库仑相互作用结合在一起。层间激子绝缘体在WSe2单层中空穴达到临界密度前是稳定的，当空穴数量超过临界密度时，层间激子就会解离。本文的研究表明了由于莫尔平带和较强层间电子相互作用之间的相互影响，在双层莫尔系统中实现量子相的可能性。由WS2/WSe2 莫尔双分子层和WSe2单分子层组成的双层异质结示意图双层的相关绝缘状态范德华超晶格中层内电荷转移激子人们发现过渡金属硫化物双层异质结形成的莫尔图案是用于研究非同寻常的关联电子相、新型磁学及有关的激子物理学现象的平台。目前人们虽然通过光学表征方法发现了新型莫尔激子态，但是对这种莫尔激子态的微观性质并不清楚，更多的依靠经验性的拟合模型。有鉴于此，加州大学伯克利分校王枫研究团队和Steven G. Louie研究团队通过大尺度第一性原理GW、Bethe -Salpeter计算并结合显微反射光谱，确定了WSe2/WS2莫尔超晶格中激子共振的性质，发现一系列通过常规模型无法发现的莫尔激子。计算结果给出了不同特征的莫尔激子，包括可调控的Wannier激子和以往未曾发现的层内电荷转移激子。作者通过莫尔激子不同共振形成的载流子密度和磁场响应变化的特点，证实了这些激子的存在。这项研究展示了过渡金属硫化物的莫尔超晶格能够形成非平凡的激子态，提出了通过设计特定空间特征的激发态来调节莫尔体系中的多体物理的新方法。莫尔超晶格的重建旋转排列的WSe2/WS2层内激子的光谱和性质以上两个重要的科研工作中光学相关的测量是基于作者在超精准全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCool 系统上搭建的光谱学测量系统完成的。高质量的实验数据反映出了测试系统具有杰出的灵敏度和稳定性。超精准全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCoolOptiCool是Quantum Design于2018年2月推出的超精准全开放强磁场低温光学研究平台。系统拥有3.8英寸超大样品腔、双锥型劈裂磁体，可在超大空间为您提供高达±7T的磁场。多达7个侧面窗口、1个顶部超大窗口方便光线由各个方向引入样品腔，高度集成式的设计让您的样品在拥有低温磁场的同时摆脱大型低温系统的各种束缚。近期OptiCool又增加了新的选件，使得OptiCool的功能进一步增加，可以方便的应用于高压光谱和THz研究。OptiCool技术特点：▪ 全干式系统：完全无液氦系统，脉管制冷机。▪ 8个光学窗口：7个侧面窗口，1个顶部窗口▪ 超大磁场：±7T▪ 超低震动：▪ 新型磁体：同时满足超大磁场均匀区、大数值孔径的要求▪ 近工作距离选件：可选3 mm工作距离窗口，增透膜可选New▪ ZnSe窗口可用于THz研究New▪ 气路选件：系统可以集成气路，便于使用气膜高压腔进行高压光学测量New▪ 集成物镜：集成真空物镜、低温物镜、用户自定义物镜New▪ 控制柜电隔离：为确保微弱信号样品的电学测量，避免信号微扰的可能性New▪ 样品移动：可集成低温位移器New▪ 光纤选件：系统可集成光纤通道New▪ 底部窗口选件：可实现样品腔底部窗口，方面进行纵向的透射光学实验New参考文献：[1]. Zhang, Z., Regan, E.C., Wang, D. et al. Correlated interlayer exciton insulator in heterostructures of monolayer WSe2 and moiré WS2/WSe2. Nat. Phys. (2022). https://doi.org/10.1038/s41567-022-01702-z[2]. Naik, M.H., Regan, E.C., Zhang, Z. et al. Intralayer charge-transfer moiré excitons in van der Waals superlattices. Nature 609, 52–57 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04991-9相关产品：1、超精准全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCool

3轴手持式特斯拉计-让狭窄气隙中的磁场高精度3维测量成为可能！3轴手持式USB特斯拉计包含一个完全集成的3轴霍尔探头，该探头集成在一个专门设计的碳纤维支架中，为探头提供机械保护。探头支架宽 4 毫米，厚仅 1 毫米，可以测量狭窄气隙中的磁场。霍尔探头连接到紧凑轻巧的电子模块，提供测量信号调节、12 位 AD 转换、设备校准以及与主机的 USB 连接。霍尔探头片上温度传感器允许为每三个磁场分量（Bx、By 和Bz）提供温度补偿输出信号。一．测量原理首先我们可以来看一下磁场矢量和分量。空间中任何一点的磁场都是矢量。这意味着存在与场相关的方向以及场强。考虑下面的箭头：一．测量原理首先我们可以来看一下磁场矢量和分量。空间中任何一点的磁场都是矢量。这意味着存在与场相关的方向以及场强。考虑下面的箭头：我现在可以用 x 和 y 分量来描述箭头的长度或磁场的强度。使用勾股定理：现在假设存在第三方向，因此箭头 B 可以指向页面平面之外（或进入）。现在有第三个组件，即 Bz，在我们的示例中，它是组件从页面向外延伸到箭头尖 端的长度。通过完全相同的数学，我现在可以将 B 描述为：B值是磁场强度。Bx、By 和 Bz 是由三轴特斯拉计（高斯计）测量的三个分量。单轴测量设备将根据敏感轴相对于磁场方向的定向方式改变其读数。要获得空间任意点磁场的完整表示，不仅需要 B 的值，还需要方向，可以表示为 Bx、By 和 Bz 三个分量。一些磁场传感器仅测量磁场的一个分量（磁通门和霍尔效应仪器）。这些被称为单轴设备。其他仪器仅测量总场幅（NMR、ESR）。这是上面的数量B。可以结合三轴传感器在单个探头包中提供三个现场测量。这些被称为三轴设备。昊量光电新推出3轴手持式USB特斯拉计就是可以实现三维分量的磁场测量系统！二．功能性3轴手持式USB特斯拉计在 Windows 计算机、平板电脑或智能手机上运行的易于使用的特斯拉计软件用于数据采集、特斯拉计电源和控制以及测量数据的可视化。测量数据以数字和图形彩色显示 器显示，便于阅读和直观设置警报触发器、保持功能和测量数据存储。显示磁场的总值，以及磁场的所有三个分量和探头温度。此外，还可以显示磁场分量的蕞小值/蕞大值。三．技术信息和规格• 带有 3 轴霍尔探头的特斯拉计/高斯计• 轻巧而坚固的塑料外壳• 很好坚固和灵活的碳纤维探头支架• 用于保存校准数据的 EEPROM• 适用于 PC、平板电脑和智能手机的用户友好型软件• 报警、保持和归零功能• 磁场分量 Bx、By 和 Bz 以及 BTotal、Bmax、Bmin 和探头温度的数值和图形可视化• 霍尔探头（带支架）的厚度：1mm• 霍尔探头的宽度：4mm• 未校准的测量范围：20T• 校准测量范围：0.1T、0.5T、2T• 磁分辨率：± 20µT• 频率带宽：DC-500Hz• AD 转换：12Bit• 接口：兼容 USB2 和 USB3• 精度：± 1%四．应用的方向• 永磁体和磁体系统的控制和监测• 测量周围磁场• 磁体系统和过程控制的开发• 应用于生产线和实验室• 磁场映射五．丰富的配件零高斯室用于将读数归零。尺寸：25mm 外径，21mm 内径，200mm 长度。屏蔽系数：100关于MatesyMatesy GmbH 是一家位于耶拿大学城中心的创新技术公司。该公司成立于 2008 年，是研发机构“ INNOVENT Technology Development ”的衍生公司，专注于 磁场的可视化表征和生成。此外，Matesy 将磁性用于各种应用，例如：磁性标记颗粒和物体的三维定位、人体胃肠道靶向药物释放、安全特性的智能检查和材料开发上海昊量光电作为Matesy公司在中国大陆地区主要的代理商，为您提供专业的选型以及技术服务。对于3轴手持式特斯拉计有兴趣或者任何问题，都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。如果您对3轴手持式特斯拉计有兴趣，请访问上海昊量光电的官方网页：https://www.auniontech.com/details-1863欢迎继续关注上海昊量光电的各大媒体平台，我们将不定期推出各种产品介绍与技术新闻。关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是目前国内知名光电产品专业代理商，也是近年来发展迅速的光电产品代理企业。除了拥有一批专业技术销售工程师之外，还有拥有一支强大技术支持队伍。我们的技术支持团队可以为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等工作。秉承诚信、高效、创新、共赢的核心价值观，昊量光电坚持以诚信为基石，凭借高效的运营机制和勇于创新的探索精神为我们的客户与与合作伙伴不断创造价值，实现各方共赢！您可以通过我们昊量光电的官方网站www.auniontech.com了解更多的产品信息，或直接来电咨询4006-888-532。

北京理工大学宇航学院的陈少华教授课题组柴泽博士，近日在知名期刊《Soft Matter》发表了一篇高质量文章“Controllabledirectional deformation of micro-pillars actuated by a magnetic field”。研究人员在实验过程中使用了深圳摩方材料科技有限公司微尺度3D打印设备S140，该设备具有10um精度的分辨率，94*52*45mm大小的三维加工尺寸。基于该设备加工了阵列的微柱结构，通过PDMS二次倒模形成含有磁性颗粒的PDMS微柱阵列，通过磁场控制来研究微柱变形，进而研究可逆粘附、可控润湿性和方向性表面输运等特殊功能性表面的设计和研究。微柱阵列（BMF nanoArch® S140 GR resin）填充磁性颗粒的柔性微柱阵列的制备工艺如图（a）所示，先通过深圳摩方（BMF）10μm精度的微立体光固化3D打印机S140打印出微米级别的微柱阵列，再倒模出纯PDMS孔洞模具，最后二次倒模获得含有磁性颗粒的PDMS微柱阵列；（b）PDMS模具的SEM图像，该模具的孔的大小与3D打印的微柱的大小相同；（c-d）从顶视图（c）和侧视图（d）观察的磁性颗粒填充的微柱阵列的SEM图像；（e）单根微柱；（f）夹角为90°时，永磁铁和微柱阵列表面之间具有不同距离的微柱变形形态；（g）距离一定时，磁体围绕固定微柱样品以半圆形旋转，微柱的变形形态。众所周知，可以通过改变微结构表面的形貌来设计特殊的表面功能。本文提出了一种通过旋转磁场控制微柱阵列方向变形的简单有效的方法。每个微柱的大变形可以通过磁场强度和方向来调整。当磁场强度固定时，微柱的变形方向由磁场方向控制。当确定磁场方向时，微柱的挠度随磁场强度的增加而增加。根据最小势能原理，进一步建立了揭示微柱大变形机理的理论模型。从理论上预测变形柱的形态与实验结果非常吻合。目前的实验技术和理论结果有利于典型功能性表面的设计和制备。例如，通过外场精准控制表面微结构的变形，实现目标表面界面粘附性和液体浸润性的可连续性调控，以及呈现梯度变化。为实现仿生壁虎脚设计，微纳器件转印，生物医学微液滴混合及方向性输运等提供技术支持。BMF nanoArch® S140System

北京理工大学宇航学院的陈少华教授课题组柴泽博士，近日在知名期刊《Soft Matter》发表了一篇高质量文章“Controllabledirectional deformation of micro-pillars actuated by a magnetic field”。研究人员在实验过程中使用了深圳摩方材料科技有限公司微尺度3D打印设备S140，该设备具有10um精度的分辨率，94*52*45mm大小的三维加工尺寸。基于该设备加工了阵列的微柱结构，通过PDMS二次倒模形成含有磁性颗粒的PDMS微柱阵列，通过磁场控制来研究微柱变形，进而研究可逆粘附、可控润湿性和方向性表面输运等特殊功能性表面的设计和研究。微柱阵列（BMF nanoArch® S140 GR resin）填充磁性颗粒的柔性微柱阵列的制备工艺如图（a）所示，先通过深圳摩方（BMF）10μm精度的微立体光固化3D打印机S140打印出微米级别的微柱阵列，再倒模出纯PDMS孔洞模具，最后二次倒模获得含有磁性颗粒的PDMS微柱阵列；（b）PDMS模具的SEM图像，该模具的孔的大小与3D打印的微柱的大小相同；（c-d）从顶视图（c）和侧视图（d）观察的磁性颗粒填充的微柱阵列的SEM图像；（e）单根微柱；（f）夹角为90°时，永磁铁和微柱阵列表面之间具有不同距离的微柱变形形态；（g）距离一定时，磁体围绕固定微柱样品以半圆形旋转，微柱的变形形态。众所周知，可以通过改变微结构表面的形貌来设计特殊的表面功能。本文提出了一种通过旋转磁场控制微柱阵列方向变形的简单有效的方法。每个微柱的大变形可以通过磁场强度和方向来调整。当磁场强度固定时，微柱的变形方向由磁场方向控制。当确定磁场方向时，微柱的挠度随磁场强度的增加而增加。根据最小势能原理，进一步建立了揭示微柱大变形机理的理论模型。从理论上预测变形柱的形态与实验结果非常吻合。目前的实验技术和理论结果有利于典型功能性表面的设计和制备。例如，通过外场精准控制表面微结构的变形，实现目标表面界面粘附性和液体浸润性的可连续性调控，以及呈现梯度变化。为实现仿生壁虎脚设计，微纳器件转印，生物医学微液滴混合及方向性输运等提供技术支持。BMF nanoArch® S140System

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2023年5月25日，薄壁不锈钢焊缝（壁厚≤3.5mm）全壁厚穿透交流电磁场检测技术在某工程的应用申请获得了国家监管单位的正式批复，标志着中国核电工程有限公司牵头研发、国际首创的数字化无损检测技术取得重要突破。交流电磁场检测（Alternating current field measurement，简称ACFM）是一种新型表面和近表面的电磁无损检测技术，原理是激励线圈在工件中感应出均变电流，感应电流在焊接缺陷和腐蚀等位置产生扰动，利用传感器测量电场扰动引起的空间磁场畸变信号，从而实现缺陷的检测与评估。为解决工程射线检测数量多、需占用专门时间和空间窗口、辐射安全风险大的问题，中国核电工程有限公司依托自主科研，联合中国核工业二三建设有限公司、中国石油大学（华东）开展深度设计施工融合，从2021年4月起，项目团队相继实现了高灵敏度隧道磁阻检测探头、微缺陷梯度算法识别等软硬件关键技术突破，完成了检测系统集成、仿真和工艺研究、缺陷检出率分析、模拟验证和现场验证，形成了系列自主知识产权，并在积极布局海外专利、行业及国家标准。在研发的过程中，中国核电工程有限公司牵头组织了十余次的专项汇报和权威专家评审，来自中国特种设备检测研究院、中国核工业集团有限公司科技委、中国核动力研究设计院、中核武汉核电运行技术股份有限公司、国核电站运行服务技术有限公司、中广核检测技术有限公司、中核建中核燃料元件有限公司、哈尔滨焊接研究所、南昌航空大学等单位的国内行业权威专家多次对项目给予指导和建议。在工程推广的过程中,公司也组织了ACFM技术有效性第三方评估和ACFM人员专项培训和取证，监管部门和业主单位给予了大力支持。在工程实际中,中国核电工程有限公司与中核二三组织进行了近4000道焊口的局部试应用。从应用情况看，研发的ACFM技术具有不低于射线检测的检出能力，效率是RT的3倍以上、人力成本可降低70%以上，并可实现同步施工、无辐射安全风险，该良好反馈为ACFM最终全面落地打通了最后“一公里”。薄壁不锈钢焊缝全壁厚穿透交流电磁场检测技术获得国家监管单位批准，将极大推动此项技术的应用，有力地保证工程建设周期，并有可能带来核工程薄壁结构无损检测领域的一场变革。

美国“信使”号水星探测器按计划将于3月29日从水星轨道传回首张图片。从4月4日起，它将正式展开对水星的观测，以确定水星表面成分，探测水星的神秘磁场以及水星极地区域永久阴影部分是否存在冰。 　　2011年3月17日，经过15分钟的近水星制动，减速后的“信使”号被水星捕获，进入近水星距离200千米、远水星距离15193千米、周期12小时的水星椭圆轨道，对水星进行为期一年的探测工作。 　　有人说，水星名不副实，因为它是太阳系中距离太阳最近的行星，表面温度很高，所以上面根本没有水。但也有人认为，在水星极地阳光永远照不到的阴暗陨石坑深处，很可能存在水冰沉积物。 　　由于水星离太阳很近，因此在地面观测它和用飞行器探测它都十分困难，至今只有美国的“水手10号”和“信使”号探测器探测过水星，其中1973年11月 3日发射的“水手10号”探测器也仅以掠过的方式探测过水星，故无法对水星进行长期、全面和详细的了解。经过多年研制，第一颗水星探测卫星“信使”号终于在2004年8月3日升空。它耗资4.46亿美元，发射质量1100千克，其中600千克为燃料，体积与大型办公桌相近。 　　水星上太阳的亮度比在地球上高出11倍，表面温度可达450摄氏度，所以设计“信使”号的关键是如何应对这样的高温环境。为此，“信使”号装有先进的大型遮阳罩，能使探测器的温度保持在20摄氏度左右。此外，它还有许多特点，如两翼由数千个小“镜子”组成，其中2/3的“镜子”用于反射水星附近的强烈阳光，剩下的“镜子”用于将阳光转化成电能 各重要系统都有备份 使用现成的部件和标准的数据界面 采用“近地小行星交会”小行星探测器子系统设计等。 　　“信使”号此行有六大任务：水星具有何种磁场特征?为什么水星的密度那样高?水星具有何种地质形成过程?水星核具有怎样的构成和形态?水星两极的异常物质是什么?水星表面有哪些不稳定物质对其外大气层的形成起了重要作用?为了完成这些任务，“信使”号携带了磁力计、伽马射线与中子光谱仪、X射线光谱仪、水星大气与表面成分光谱仪、高能粒子与等离子体光谱仪、水星双重成像系统和水星激光高度计等共7台科学探测仪器。 　　“信使”号当初升空后没有直奔水星，而是借助地球、金星和水星的引力飞行6年半后才进入水星轨道。其间，它一次飞越地球(2005年7月)、两次飞越金星(2006年10月和 2007年6月)、三次飞越水星(2008年1月、2008年10月和2009年9月)，最终于今年3月17日进入环水星轨道。每次借力飞行都可以改变 “信使”号轨道的形状、尺寸、倾角和速度，最终巧妙地把“信使”号从绕太阳的轨道送入环水星的轨道。“信使”号在三次飞越水星的过程中收获了大量成果。例如，绘制了水星表面的详细状况，勘测了这颗行星的构成成分、地磁环境以及稀薄的大气层等多种特征。 　　目前，美国航天局计划将“信使”号探测器的服役期延长一年，但未来能延长多久还需要时间来证明。

据新华社1月21日消息，我国第一颗综合性太阳探测卫星——先进天基太阳天文台（ASO-S）计划于2022年上半年发射升空。这颗卫星的发射，将标志我国进入“探日”时代。“先进天基太阳天文台(ASO-S)”，2016年4月底通过了中国科学院组织的背景型号阶段结题验收。中国科学家团队正全力以赴推进太阳探测卫星计划。他们希望赶在下一个太阳活动峰年的前夕(即2021年)，将其射入轨道，以完整记录太阳活动第25周的“太阳风暴”。2018年1月4日，ASO-S(先进天基太阳天文台）科学准备项目暨ASO-S科学应用系统启动会在中国科学院紫金山天文台仙林新园区召开。同年7月4日，中国科学院重大任务局在中国科学院国家空间科学中心主持召开了“空间科学（二期）”战略性先导科技专项启动会暨EP、ASO-S卫星工程启动会。根据ASO-S卫星工程立项批复文件和空间科学（二期）先导专项实施方案，ASO-S卫星将在2021年底完成工程研制任务，并于2022年上半年择机发射。据悉，先进天基太阳天文台（ASO-S）是我国首颗空间太阳专用观测卫星，将揭示太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射（一磁两暴）的形成及相互关系。 为实现这一目标，ASO-S上将搭载3个主要载荷：全日面太阳矢量磁像仪(FMG)、莱曼阿尔法太阳望远镜(LST)、太阳硬X射线成像仪(HXI)，它们将分别用来观测太阳磁场、耀斑和日冕物质抛射。全日面矢量磁像仪是ASO-S卫星的主载荷之一，将以高分辨率和高灵敏度测量太阳磁场，通过连续稳定的观测,研究太阳磁场的发生，发展，相互作用，以及作用的后果,从而深入研究耀斑和日冕物质抛射过程中的能量积累，触发，释放和传输机制，并为空间天气事件预报提供观测基础，为我国空间环境的安全提供保障。空间光学系统在进行天文观测时，彻底摆脱了大气影响，背景噪声的降低极大的提高了观测分辨率。莱曼阿尔法太阳望远镜(LST)是先进天基太阳天文台(ASO-S)卫星的载荷之一，它包括白光太阳望远镜(WST),全日面太阳成像仪(SDI)和日冕仪(SCI)等仪器。1991年Kuhn,Lin和Loranz提出的方法(简称KLL方法)是WST和SDI在轨平场定标的方法之一。硬X射线成像仪(HXI)作为该卫星3个科学载荷之一, 实现了高时间分辨率和空间分辨 率的太阳硬X射线成像观测，其量能器由99套溴化镧闪烁晶体-光电倍增管探测单元和读出电子学板构成，实现了30–200 keV的硬X射线光子能谱测量。

2022年7月17日，中国仪器仪表学会组织由清华大学王雪教授、中国计量大学李东升教授、中国科学院大连化学物理研究所耿旭辉教授、南京理工大学卞雷祥教授、北京信息科技大学祝连庆教授、宁波大学闻路红教授、渤海大学刘贺教授等多位行业专家组成的鉴定委员会，主持召开了由江南大学和我司完成的“磁场生化技术及仪器设备”科技成果的鉴定会（视频会议）。经质询和答疑，鉴定委员会一致认为该项目技术综合性能达到国际先进水平，其中在磁场与标量物理场相结合的生物协同效应强化生化效果方面达到了国际领先水平。鉴定委员会一致同意“磁场生化技术及仪器设备” 项目通过鉴定。

近日，山东大学空间科学研究院空间电磁探测技术实验室(LEAD)，在该校攀登计划创新团队、基金委重大项目课题和面上等项目支持下，研制成功国际首台套工作在35-40GHz的毫米波太阳射电频谱观测系统。该系统是根据山东大学攀登计划创新团队首席科学家陈耀教授提出的科学目标和研制规划，由空间科学研究院空间电磁探测技术实验室主任、机电与信息工程学院副教授严发宝带领实验室成员自2017年底开始攻克多项关键技术难题而完成。相应主要学术论文以《毫米波宽带太阳射电频谱仪》为题在《天体物理学杂志增刊》在线发表。据悉，该文为美国天文学会(AAS)旗下系列期刊上发表的为数很少的太阳射电观测仪器技术类科研论文。太阳耀斑爆发是灾害性空间天气的主要源头，所产生的高能量粒子与强电磁辐射可直接威胁人类空间设施与深空探测等太空活动安全，还会增加导航误差、导致中断通信等。通过自主研制太阳微波辐射探测仪器可获得一手科学数据，可开展耀斑爆发机理和粒子加速机制等方面的科学研究，还可助力空间灾害预警预报，为太空活动安全提供保障。传统太阳射电仪器专注于18GHz以下，在18GHz以上仅有少数频点的探测装备，而对于耀斑物理的研究还需要在更高频段部署观测仪器，以获得辐射频谱的完整测量。为填补毫米波频段观测数据空白，团队于2017年底开始提议和研制35-40GHz频域的地基太阳射电频谱观测系统。该仪器实现了35-40GHz范围内5GHz带宽的扫描观测，系统噪声系数~300K，系统线性度0.9999，时间分辨率为5ms~1.3s(~134ms, 默认)，频率分辨率为153kHz。该仪器样机目前已常规运行两年有余，积累了大量观测数据，并有望在即将到来的第25周太阳活动峰年观测到更多耀斑爆发数据。在仪器研制过程中，团队突破了毫米波高精度探测、GHz采样数据并行实时处理、宽带信号的平坦度处理等系列关键技术，先后在中国科学、RAA、PASJ等国内外期刊发表多篇学术论文，基于仪器实现方法等授权国家发明专利4项，并获得了国家自然科学基金委重大项目课题、面上项目以及学校攀登计划创新团队的支持。

重大的科学突破往往是由新技术和仪器实现的。一种新型的近场光学显微镜，在极端温度和磁场下具有高分辨率成像，可以为量子计算技术和拓扑研究做到这一点。Kim等人提出了一种sub-2开尔文低温磁赫兹散射型扫描近场光学显微镜（cm-THz-sSNOM）。太赫兹sSNOM成像使用照射在小金属尖端上的300微米波长光在纳米尺度上绘制材料，允许以深亚波长，20纳米空间精度测量局部材料特性 - 比所用光的波长小15，000倍。经过几年的努力，研究人员能够展示出一种改进的sSNOM平台，该平台在极端操作条件下具有无与伦比的分辨率能力。“我们在空间，时间和能量方面提高了分辨率，”作者Jigang Wang说。“我们还同时改进了在极低温度和高磁场下的操作。显微镜是通过测量超导体和拓扑半金属来展示的。结果显示了在1特斯拉磁场中9.5开尔文的第一个高分辨率sSNOM图像。显微镜可以帮助开发具有更长相干时间的新量子比特 - 目前受到材料和界面缺陷的限制 - 并提高对拓扑材料基本性质的理解。“重要的是成像到十亿分之一米，千万亿分之一秒和每秒数万亿个光波，以便能够选择更好的材料并指导量子和拓扑电路的制造，”王说。尽管显微镜已经展示了破纪录的测量结果，但研究人员的目标是通过提高灵敏度并使SUV大小的显微镜更加用户友好来进一步改进仪器。相关文章：“A sub-2 kelvin cryogenic magneto-terahertz scattering-type scanning near-field optical microscope (cm-THz-sSNOM),” by R. H. J. Kim, J.-M. Park, S. J. Haeuser, L. Luo, and J. Wang, Review of Scientific Instruments (2023). The article can be accessed at https://doi.org/10.1063/5.0130680.文章展示了研究人员开发的一种多功能近场显微镜平台，可以在高磁场和液氦温度以下工作。研究人员使用该平台演示了极端太赫兹（THz）纳米显微镜的操作，并在低至1.8 K的温度、高达5 T的磁场和0–2 THz的操作下获得了第一个低温磁太赫兹时域纳米光谱/成像。低温磁太赫兹散射型扫描近场光学显微镜（或cm THz-sSNOM）仪器由三个主要设备组成：（i）带有定制插件的5T分对磁低温恒温器，（ii）能够接受超快THz激发的定制sSNOM仪器，以及（iii）MHz重复率，用于宽带太赫兹脉冲产生和灵敏检测的飞秒激光放大器。应用cm THz sSNOM来获得超导体和拓扑半金属的原理测量证明。这些新能力为研究需要极端低温操作环境和/或在纳米空间、飞秒时间和太赫兹能量尺度上施加磁场的量子材料提供了突破。

成功在轨运行10个月后，我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”的科学探测和卫星技术成果今天正式公布。从“羲和号”上“看”太阳，观测到了什么？这些科学探测成果，对于人类认识太阳有哪些新贡献？后续太阳探测活动，还将如何开展？　　相当于给太阳低层大气做CT扫描　　“羲和号”于2021年10月14日发射升空，运行于平均高度为517公里的太阳同步轨道。作为首位太阳专属“摄影师”，“羲和号”的发射，意味着我国实现太阳空间探测“零的突破”。　　“在科学探测方面，‘羲和号’发射后成功实现了两个首次，即国际首次获得空间太阳Hα（氢阿尔法）波段光谱扫描成像以及国际首次在轨获取太阳Hα谱线、Si I（中性硅原子）谱线和Fe I（中性铁原子）谱线的精细结构。”国家高分辨率对地观测系统总设计师兼副总指挥、国家航天局对地观测与数据中心主任赵坚介绍。　　“羲和号”卫星首席科学家、南京大学教授丁明德告诉记者，Hα谱线是太阳活动在太阳低层大气中响应最强的谱线。对这条谱线开展探测，就可以同时获得光球层和色球层的活动信息，大大提高了我们对太阳爆发物理机制的认知。　　“以前对于Hα谱线的探测只能在地球上进行，受到大气干扰，探测数据经常不连续不稳定。”赵坚介绍，“羲和号”的主要科学载荷为太阳Hα成像光谱仪，通过光谱扫描成像，分辨率达到了0.0024纳米，比地面滤光器的分辨率提高了约10倍，达到了国际先进水平。每张光谱扫描图像实际上都包含了300多张照片，分别对应了光球层和色球层不同高度处的太阳图像，因此相当于给太阳低层大气做CT扫描。而每一张“CT图”上，又反映了日面上近1600万个点的信息。　　除了太阳Hα谱线，“羲和号”还同时获得了Si I谱线和Fe I谱线。尤其是Si I谱线，以往在地面观测时被地球大气的水分子谱线掩盖，“羲和号”在空间直接观测到了Si I完整的谱线轮廓，这是国际上的第一次。通过三条谱线的研究，结合“羲和号”获得的全日面色球和光球的多普勒速度图，可以反演计算出太阳大气的温度、密度、速度，从而帮助我们深入研究太阳的大气结构，了解太阳爆发活动的触发原因和传播过程，更好地开展空间天气预报，保障人类生命安全。　　专家表示，“羲和号”卫星在轨开展的相关试验，是国际上第一次在太空进行Hα谱线研究，目前已经获得了2项太阳探测国际科学成果，显著提高了我国在太阳物理领域的国际影响力。　　非接触式磁浮卫星平台让拍照更准、更稳　　“羲和号”在新型卫星技术试验方面也实现了多个首次，如国际首次实现了主从协同非接触“双超”（超高指向精度、超高稳定度）卫星平台技术在轨性能验证及工程应用；实现了国际首台太阳空间Hα成像光谱仪在轨应用；实现了国际首台原子鉴频太阳测速导航仪在轨验证等。　　“羲和号”卫星系统总指挥、中国航天科技集团八院科技委常委陈建新表示，要在相距太阳1.5亿公里远的地球附近对太阳“明察秋毫”，就对相机的指向精度和稳定度提出了更高的要求。“羲和号”卫星在国际首次采用基于“动静隔离、主从协同”理念的非接触式磁浮卫星平台，就像给相机装上了高精尖的“云台”，让相机对得准、拍得稳。　　“在太空中，卫星载荷哪怕一次微小振动，都会让成像效果差之毫厘、谬以千里。”陈建新介绍，“双超”卫星平台采用磁浮控制技术，将平台与载荷的物理接触彻底隔绝，确保载荷成像不受平台扰动的影响，将我国卫星平台的姿态控制水平提升了1至2个数量级，达到了国际先进水平。　　此外，“羲和号”还在轨验证了舱间无线能源传输、激光通信、无线通信等多项卫星平台新技术。　　赵坚表示，随着我国航天产业的不断发展，对地观测、空间科学探测等各类航天任务对高性能卫星平台的需求越来越迫切，尤其亟须发展具有超高指向精度、超高稳定度指标的卫星平台。“‘羲和号’高性能技术卫星平台在轨试验，是世界上首次将磁浮技术在航天器上进行工程应用，大幅提升了我国空间观测技术水平。”　　据介绍，未来“双超”平台技术将在高分辨率遥感、太阳立体探测、系外行星发现等新一代航天任务中得到推广应用，推动我国空间技术的跨越式发展。　　观测到近百个太阳爆发活动，数据向全球开放共享　　目前，“羲和号”每天都在按照既定计划开展科学观测，已经观测到了近百个太阳爆发活动，相关研究工作正在开展。　　赵坚介绍，我国在太阳观测领域发表论文数量已居世界第二位，但之前使用的数据均来自国外卫星数据。“羲和号”发射成功后，国家航天局牵头成立了卫星数据科学委员会，制定了数据政策，供国内外科学家研究、使用、共享卫星探测数据，力争产生更多的原创性科学成果，为人类科学事业做出中国贡献。目前，“羲和号”的科学数据已向全球开放共享。　　“太阳爆发产生大量带电高能粒子，对地球电磁环境造成严重破坏，其中尤以耀斑和日冕物质抛射对地球电磁环境影响最为显著。这些太阳活动干扰通信和导航、威胁航天员的健康，甚至毁坏航天器，对太阳活动的观测和研究不仅具有重要的科学意义，更具有巨大的应用价值。”赵坚表示，太阳活动周期约11年，当前正处于第二十五个太阳活动周期，全世界又进入太阳研究新的高峰期。我国作为航天大国，及时开展太阳探测活动十分必要。　　自上世纪60年代以来，全世界已发射了70多颗太阳观测卫星，聚焦于太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射的观测研究。未来5年，国外至少将发射5颗太阳探测卫星。　　据介绍，今年我国还将发射先进天基太阳天文台卫星，以“一磁两暴”为科学目标，对太阳耀斑、日冕物质抛射和全日面矢量磁场开展观测，为预报严重影响人类正常生活的空间灾害性天气提供支持。　　此外，我国正在论证后续太阳探测发展计划，科学家们希望按照在黄道面内多视角探测、大倾角太阳极区探测和太阳抵近观测“三步走”实施，由易到难，逐步深入，进一步了解太阳的构造，确定太阳活动的三维结构，掌握机理和活动规律，为人类科学事业的发展贡献中国力量。