霍尔效应测试探针台气氛控制

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  • 上海柯舜科技有限公司
    上海柯舜科技有限公司（LINKPHYSICS）于2008年成立，始于代理国外的知名品牌，是国内知名的低温设备制造商，是集研发、生产、销售于一体的高新技术企业，上海市“专精特新”企业、上海市宝山区企业技术中心、拥有ISO9001质量管理系统认证证书、2023年入选宝山区工业新升规快速成长企业，主要为高校、科研院所、制造业研发中心及系统集成企业提供先进的半导体测试系统及科研仪器设备，多年致力深耕低温磁场及探针台技术。公司主营产品有室温探针台、低温探针台、全自动探针台、半自动探针台、科研超导磁体系统、液氦&液氮低温恒温器、闭循环低温恒温器、霍尔效应测试系统、三维磁场测试平台、温控仪等产品。
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  • 北京霍尔斯生物科技有限公司 银牌3年
    400-860-5168转4937
    霍尔斯（HOLVES）是一家创新的生命科学公司。自2010年创立至今，聚焦于合成生物学、生物制药、创新生物医疗等新兴领域，研发和生产了多款新型发酵罐、生物反应器、超滤系统、喷雾干燥机等设备，满足从实验到工业生产等各个需求环节。霍尔斯（HOLVES）致力于打造智能自动化系统，赋能生物研究和产业放大领域发展。 发展历程： 2010年创立霍尔斯（HOLVES）品牌，成立北京霍尔斯生物科技有限公司。2012年与美国NBS合作代理生物反应器，与德国GEA合作代理喷雾干燥机，积极学习国外先进的理念和经验。2016年自主研发的首台喷雾干燥机问世，获得市场一致好评，标志着霍尔斯（HOLVES)正式开启自主品牌道路。2017年投入全新现代化工厂基地，成立安徽霍尔斯工程技术有限公司。2020年推出全新设计的Cla系列发酵罐，Eu系列生物反应器，Su系列不锈钢发酵罐，公司和产品双双步入新征程。2021年重磅推出HPB系列平行生物反应器，助力新一代生物智造平台。
    主营产品： 发酵罐   微滤系统   细胞反应器   喷雾干燥机  
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  • 北京飞凯曼科技有限公司 铜牌8年
    北京飞凯曼科技有限公司为多家国内外高科技仪器厂家在中国地区代理商。飞凯曼科技公司一贯秉承『诚信』、『品质』、『服务』、『创新』的企业文化，为广大中国用户提供最先进的仪器、设备，最周到的技术、服务和完美的整体解决方案。在科技日新月异、国力飞速发展的中国，光电技术、材料科学、光电子科学与技术、半导体等等领域，都需要与欧美发达国家完全接轨的仪器设备平台来实现。飞凯曼科技公司有幸成长在这个科技创造未来的年代，我们愿意化为一座桥梁，见证中国科技水平的提升，与中国科技共同飞速成长。主要产品: 1.飞秒激光元件飞秒激光反射镜、飞秒激光透视镜、飞秒激光棱镜、飞秒偏振光学器件、飞秒非线性激光晶体2.非线性光学和激光晶体BBO晶体, LBO晶体, KTP晶体, KDP晶体, DKDP晶体, LiIO3晶体, LiNbO3晶体, MgO:LiNbO3晶体, AGS晶体 (AgGaS2晶体), AGSe晶体 (AgGaSe2晶体), ZGP (ZnGeP2) 晶体, GaSe晶体, CdSe晶体等。Nd:YAG晶体, Nd:YVO4晶体, Nd:KGW晶体, Nd:YLF晶体, Yb:KGW晶体, Yb:KYW晶体, Yb:YAG晶体, Ti:Sapphire晶体, Dy3+:PbGa2S4晶体等晶体恒温炉、晶体温控炉等3.普克尔斯盒及驱动KTP普克尔斯盒、DKDP普克尔斯盒、BBO普克尔斯盒、高重复频率普克尔斯盒驱动和高压电源、低重复频率普克尔斯盒驱动和高压电源、普克尔斯盒支架等4. Nd:YAG激光器元件Nd:YAG激光反射镜、Nd:YAG激光棱镜、Nd:YAG激光窗口、Nd:YAG激光偏振片、Nd:YAG激光晶体等5.激光器和激光器模块连续半导体激光器、连续DPSS激光器、调Q DPSS激光器、超快光纤激光器等6.光学元器件光学材料、光学镀膜、介质镜、金属镜、激光器窗口、棱镜、光学滤光片、光学柱面镜、偏振镜、紫外和红外光学元件7.光学整形系统高斯光转平顶光光束整形系统、扩束镜、F-Theta镜（聚焦镜）、望远镜、可调激光衰减器、可变光圈、精密空间滤光片、束流捕捉器8.光学精密位移机构防震桌、光学支架、光学导轨、固定座、光学固定、光学定位、传输和定位台、自动定位和控制器等9.半导体激光器高功率半导体激光器、波长稳定的半导体激光器、单频半导体激光器、光纤耦合半导体激光器、光纤激光器、波长可调谐单频激光器10.铒玻璃掺铒磷酸盐激光玻璃、铒玻璃、铒镱共掺激光玻璃、1550nm激光器、人眼安全激光器11. DPSSL激光谐振腔设计软件和数据库12. F-P扫描干涉仪13.应力测试仪日本UNIOPT公司应力双折射测量系统、光弹性模量测试系统、应力测试系统、磁光克尔效应（MOKE）测试仪、薄膜残余应力测试仪。应力双折射测试仪、应力测试仪、应力分析仪、偏振相机14.精密划片机日本APCO公司手动精密划片机、自动精密划片机。日本NDS公司半自动自动划片机、贴膜机、UV解胶机、清洗机、晶圆划片（切割）刀、电畴划片刀、陶瓷划片刀、金属烧结划片刀、树脂划片刀等15.材料表征仪器霍尔效应测试仪、变温霍尔效应测试仪、低温霍尔效应测试仪、塞贝克效应测试仪、低温探针台、变温探针台、椭偏仪联系电话：010-57034898,15313084898 邮箱地址：info@pcm-bj.com
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  • 霍尔高低温探针台 HCP621G-PMH Instec 400-860-5168转3635
    产品简介 HCP621G-PMH专为变温霍尔效应测试测试。探针台的台体全部由非磁性材料制作。其可在 -190℃ ~ 600℃ 范围内控温，同时允许探针电测试、光学观察和样品气体环境控制。探针台上盖与底壳构成一个气密腔，可往内充入氮气等保护气体，来防止样品在负温下结霜，或高温下氧化。功能特点 非磁性材料制作的探针台，专为变温霍尔效应测试设计-190℃~600℃ 可编程控温（负温需配液氮制冷系统）28 mm x 30 mm加热区可充入保护气体的气密腔BNC接口四探针，手动点针 *可选三同轴接口，用于pA级测试可选增设腔内接线柱（样品接电引线）可从温控器或电脑软件控制，可提供软件SDK*可做定制或改动，详询上海恒商温控参数 温度范围-190℃ ~ 600℃（负温需配液氮制冷系统）传感器/温控方式100Ω铂RTD / PID控制（含LVDC降噪电源）加热/制冷速度+80℃/min （100℃时）-50℃/min （100℃时）加热/制冷速度±0.01℃/min温度分辨率0.01℃温度稳定性±0.05℃（25℃），±0.1℃（25℃）软件功能可设温控速率，可设温控程序，可记录温控曲线电学参数 探针默认为铼钨材质的弯针探针 *可选其他种类探针探针座杠杆式探针支架，点针力度更大，电接触性更好点针手动点针，每个探针座都可点到样品区上任意位置探针接口默认为BNC接头，可选三同轴接口*可增设腔内接线柱（样品接电引线）样品台面电位默认为电接地，可选电悬空（作背电极），可选三同轴接口霍尔测试台体为非磁性材料制作，可用于变温霍尔效应测试光学参数 适用光路反射光路 *另有透射光路型号窗片可拆卸与更替的窗片最小物镜工作距离8.5 mm *截面图中WD上盖窗片观察窗片范围φ38mm，大视角±60.7° *截面图中θ1负温下窗片除霜吹气除霜管路
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    厂商： 上海恒商精密仪器有限公司
    品牌： 英斯特科/Instec
    型号： HCP621G-PMH
    价格： 5万 - 10万元
  • 霍尔效应测试仪 400-860-5168转5919
    一、产品概述：霍尔效应测试仪是一种用于测量材料霍尔效应的仪器，主要用于评估半导体和导体的电学特性。该设备能够准确测量材料在外部磁场下的电导率、霍尔电压和载流子浓度等参数，广泛应用于材料科学和电子工程领域。二、设备用途/原理：设备用途霍尔效应测试仪主要用于半导体材料的研究与开发、电气元件的性能测试以及材料的电学特性评估。它帮助研究人员了解材料的载流子类型、浓度及迁移率，为新材料的设计和应用提供重要数据支持。工作原理霍尔效应测试仪的工作原理基于霍尔效应现象。当电流通过材料时，施加垂直于电流方向的磁场会在材料中产生霍尔电压。通过测量霍尔电压和已知的电流及磁场强度，仪器能够计算出材料的霍尔系数、载流子浓度和迁移率等电学参数。这一过程通常涉及精密的电流和磁场控制，以确保测量的准确性和重复性。三、主要技术指标：1. 系统功能：用于测量半导体材料的电阻率/电导率、流动性、散装/片状载体浓度、掺杂类型、霍尔系数、磁阻、垂直/水平阻力比的半导体高性能霍尔系统。模块化设计理念，允许轻松升，该系统适用于各种材料，包括硅和化合物半导体和金属氧化物膜等2. 该系统具有低电阻率和高电阻率测量功能，具有双重温度功能和一个可选的低温恒温器，可扩展该系统温度范围从90K到500K3. 方块电阻量程：10-4 Ω/sq ~ 106Ω/sq4. 载流子浓度量程：106 ~ 1021 cm-35. 载流子迁移率量程：1 ~ 107 cm6. 四个微调探针座，探针直接形成ohm接触，无需焊线或制作PCB板7. 大样品测量直径：25mm
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    厂商： 深圳市矢量科学仪器有限公司
    品牌： ECOPIA
    型号： customized
    价格： 面议
  • 气氛控制扫描开尔文探针 400-860-5168转2623
    RHC020-气氛控制扫描开尔文探针开尔文探针是一种非接触、非破坏性振动电容装置用于导电材料的功函或半导体或绝缘体材料表面的表面电势，表面功函由材料表面最顶部的1-3层原子或分子决定，因而开尔文探针是一种非常灵敏的表面分析技术，KP Technology公司目前可提供具有1-3 meV业界最高分辨率的测试系统 RHC020 是控制气氛检测样品的理想解决方案，50x50mm样品加热器可将样品温度升至100℃，采用先进的电子和硬件系统即时监测温度和湿度变化，附加表面光伏SPV020及表面光电压谱SPS030模块，可对光敏感样品进行强度或波长可变的激发。 技术参数： ● 2mm和50μm探针 ● 功函分辨率1-3meV（2mm探针），5-10meV（50μm探针，光学防震台） ● 50mmX50mm最大扫描面积 ● 318纳米定位分辨率 ● 跟踪系统自动控制样品和探针距离● 附加手动高度控制（25.4mm KP 平移） ● 过零信号检测系统抑制寄生电容 ● 50mmX50mm样品加热器 ● 自动相对湿度控制至1%（10-100%RH）选件 ● 直插型探针支架：2mm-50μm ● 自动温度控制 ● 表面光伏模块SPV020和SPS030
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    厂商： 上海沃埃得贸易有限公司
    品牌： 未知
    型号： RHC020
    价格： 面议
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  • 瓶颈显现，国产半导体测试探针突围之路漫漫！
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 随着芯片性能的日益提升，芯片复杂度越来越高，为了保证出厂的芯片品质，芯片测试环节越来越受到各大厂商的重视。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在测试系统中需要用到一种重要的配件便是测试治具，包含设备连接治具（Docking）、探针台接口板（PIB）、探针卡、KIT、测试座（Socket）等，而其中的核心零部件便是测试探针，占整个测试治具总成本的70%。 /p h3 style=" text-align: justify text-indent: 0em " 测试探针市场被国外厂商占据 /h3 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 众所周知，国内半导体产业与国际的差距是全方位的，尤其是在高端领域，而高端芯片也是最注重测试环节领域。因此，与高端芯片的供应情况一样，芯片测试及其测试治具、测试探针等市场均被欧美、日韩、台湾等地区的厂商占据。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 长期以来，国内探针厂商均处于中低端领域，主要生产PCB测试探针、ICT测试探针等产品。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 近年来，伴随着资本运作和技术升级，长电科技、华天科技、通富微电已进入全球封测企业前十强，技术上已基本实现进口替代。同时，以华为、中兴等为代表的公司正加快将订单转移给国内供应商，芯片测试领域也展现了前所未有的繁荣景象。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 中美贸易摩擦的一次次升级也给我们敲响了警钟，不仅是IC测试环节需要国产化替代，作为重要配件的测试治具以及测试探针环节同样需要加快国产化进程。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 随着国内半导体产业链国产化替代的需求显现，近些年国内探针厂商开始布局发力半导体测试探针产品。目前，正在向半导体探针市场突围的国内厂商有台易电子（中韩合资）、木王探针、克尔迈斯（qualmax、韩资）、钛辅（台资）、先得利（港资）、和林科技等厂商。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 事实上，在半导体测试探针、测试治具领域近期发生了一件大事，华为旗下哈勃投资与来自马来西亚的老牌测试探针厂商JF Technology合作，在中国设立合资公司生产测试探针以及测试治具，并在业务方面进行深度绑定。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 一直以来，哈勃投资的目标均为国产供应链厂商，上述投资是截至目前哈勃投资首次与国外公司合作。笔者从业内了解到，这其实是无奈的选择，因为华为急需重构供应链，而国内厂商生产的测试探针产品性能并不能满足华为的需求。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 事实上，为避免技术外流，国外及台湾厂商都没在大陆设厂生产半导体测试探针（部分台湾厂商设有生产治具的工厂），这也导致进口测试探针产品交期太长，在设计、生产、物流以及售后服务等各方面都不能跟上国产客户的需求。 /p h3 style=" text-align: justify text-indent: 0em " 瓶颈显现，进口替代之路漫长 /h3 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 尽管半导体测试探针国产化迫在眉睫，但从技术的角度来看，要想替代进口产品却并不容易。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 业内人士指出，国内半导体测试探针还只能用于要求不高的测试需求，比如可靠性测试国产探针可以替代很多，但功能性测试和性能测试还有待突破。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 台易电子社长涂炳超表示，一套测试治具需要用到几十、几百甚至于上千根测试探针，若是有1根探针出现问题，那整套治具都要报废，这也是治具厂商一般会采购进口探针的原因所在。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 日本、韩国、台湾等地的半导体测试探针厂商是与国外的大型半导体厂商一起成长起来的，有长时间的技术积累，为很多大型企业提供测试解决方案，是经过市场验证的产品和团队，因此，进口测试探针有先天的优势，在中国市场颇为受欢迎。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 弹簧测试探针最核心的技术是精微加工和组装能力，涉及精微加工设备、经验、工艺能力缺一不可。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 值得注意的是，由于半导体测试探针市场一直被国外厂商占据，同时也实施了技术封锁，国内并没有相应的技术人才，包括生产人员和设计人员都缺乏。国内大部分测试探针厂商基本不具备全自动化生产制造能力。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 涂炳超指出，在国产测试探针厂商中，在国内有工厂的仅有木王探针、先得利、台易电子等少数厂商，而qualmax的工厂在韩国，在国内并未设立工厂，仅以贸易的方式在国内进行销售，和林科技则是以外购零部件的方式运作，仅负责组装，然后对外销售。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 涂炳超表示，“对于生产半导体测试探针而言，国产探针厂商面对的处处是瓶颈。” /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在设备方面，生产半导体测试探针的相关设备价格较高，国内厂商没有足够的资金实力，采购日本厂商的设备。另一方面，对于半导体设备而言，产业链各个环节均会采购定制化的设备，客户提出自身需求和配置，上游设备厂商通过与大型客户合作开发，生产出经过优化的最适合该客户的设备。因此，即使国产探针厂商想采购日本设备厂商的专业设备，也只能得到标准化的产品。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在原材料方面，国产材质、加工的刀具等也不能达到生产半导体测试探针的要求，同时日本厂商在半导体上游原材料方面占据绝对的优势，其提供给客户的原材料也是分等级的，包括A级、B级、S级，需要依客户的规模和情况而定。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在工艺方面，常用的测试探针是由针头、针管、弹簧这三个组件构成的，测试探针中的弹簧是测试探针使用寿命的关键因素，电镀处理过的弹簧使用寿命高，不会生锈，也能提高测试探针是持久性和导电性。因此，电镀工艺是生产半导体测试探针的主要技术，而国内的电镀工艺尚且有待突破。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 根据VLSIResearch统计，2019年，全球半导体测试探针系列产品的市场规模达到了11.26亿美元。随着国产高端芯片不断突围，国内半导体测试探针市场规模也将迅速增长。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 涂炳超指出，总体来说，只要高端芯片、高端封测厂商才需要用到半导体测试探针，只有国内高端芯片和测试遍地开花，整个产业足够大，国产配套供应商才能迅速成长起来。 /p
    时间： 2020-12-21
    作者： KPC
  • 和林微纳：募集5亿建两测试探针研发量产项目，列4.5亿元设备购置清单
    仪器信息网讯 2022年4月2日，和林微纳公布“天衡会计师事务所（特殊普通合伙）关于苏州和林微纳科技股份有限公司向特定对象发行股票申请文件的审核问询函的回复（2021年度财务数据更新版）”，通知显示，和林微纳本次拟募集资金总额超过5亿元，主要用于MEMS工艺晶圆测试探针研发量产项目和基板级测试探针研发量产项目的设备投资和研发费用。其中用于设备投资的金额预算约4.5亿元。公示信息截图项目一："MEMS 工艺晶圆测试探针研发量产项目"本项目设备投资主要系购置配套生产设备与研发设备所产生的支出。生产设备与研发设备的数量，系基于该项目预计需求而确定；设备的价格，主要参照相同或类似规格/型号设备的市场价格，并结合公司历史采购经验测算得出。部分设备投资的具体明细及主要设备用途如下：项目一："基板级测试探针研发量产项目"本项目设备投资主要系购置配套生产设备与研发设备所产生的支出。生产设备与研发设备的数量，系基于该项目预计需求而确定；设备的价格，主要参照相同或类似规格/型号设备的市场价格，并结合公司历史采购经验测算得出。部分设备投资的具体明细及主要设备的用途如下：
    时间： 2022-04-02
    作者： KPC
  • 半导体情报，科学家首次在量子霍尔绝缘体中发现奇异的非线性霍尔效应！
    【科学背景】近年来，尽管量子霍尔效应的线性响应特性得到了广泛研究，但高阶非线性响应仍然是一个未被充分探索的领域。特别是在二维材料如石墨烯中，量子霍尔态的非线性响应尚未被深入研究。量子霍尔态不仅具有绝缘体体和导电手性边缘态的特征，而且在不同的量子霍尔态下，可能会表现出复杂的非线性行为，这些行为对于理解边缘态的电子-电子相互作用具有重要意义。为了解决这一问题，为了解决这一问题，复旦大学何攀, 沈健，日本九州大学Hiroki Isobe，新加坡国立大学Gavin Kok Wai Koon，Junxiong Hu，日本理化研究所新兴物质科学中心Naoto Nagaosa等教授合作发现，在石墨烯的显著量子霍尔态下，存在明确的第三阶霍尔平台。这一平台在广泛的温度、磁场和电流范围内保持稳定，并且在不同几何形状和堆叠配置的石墨烯中均可观察到。第三阶霍尔效应的高度对环境条件不敏感，但与器件特性相关。此外，第三阶非线性响应的极性受磁场方向和载流子类型的影响。作者的研究揭示了量子霍尔态的非线性响应是如何依赖于器件特性的，并提出了一个新的视角来理解边缘态的性质。【科学亮点】（1）实验首次观察到石墨烯中量子霍尔态的第三阶霍尔效应，获得了第三阶霍尔效应的清晰平台。该平台在显著的量子霍尔态（\( \nu = \pm 2 \)）中展现出，且在广泛的温度、磁场和电流范围内保持稳定。（2）实验通过测量不同几何形状和堆叠配置的石墨烯器件，发现第三阶霍尔效应的平坦值与环境条件无关，但与器件特性相关。具体结果包括：&bull 第三阶霍尔效应的电压平台高度与探针电流的立方成正比，而第三阶纵向电压保持为零。&bull 该效应在磁场变化（至约5T）和温度变化（至约60K）下保持稳健。&bull 第三阶非线性响应的极性依赖于磁场方向及载流子类型（电子或空穴），并且其值在反转磁场方向时会改变符号。&bull 非线性霍尔平台的稳健性提供了关于边缘态的新见解，并可能违背量子霍尔电阻的精确量化。【科学图文】图1：在经典和量子域中，线性霍尔效应和非线性霍尔效应示意图。图2：在量子霍尔态quantum Hall states，QHSs内，三阶非线性霍尔平台的观测结果。图3：在量子霍尔态QHSs内，三阶霍尔效应的立方电流依赖性。图4：磁场和温度，对量子霍尔态QHS三阶非线性响应的影。【科学启迪】本文的研究为量子霍尔效应（QHE）中的非线性响应提供了新的视角，揭示了量子霍尔态（QHSs）中第三阶霍尔效应的显著平台。这一发现不仅扩展了作者对量子霍尔现象的理解，也对探索二维材料中的非线性电输运提供了新的途径。首先，实验首次在单层石墨烯中观察到稳定的第三阶霍尔效应平台，表明在量子霍尔态下，电子之间的相互作用可能导致非线性现象的出现。这种非线性响应在不同环境条件（如磁场和温度）下保持稳定，且在多种几何形状和堆叠配置的石墨烯器件中均能观察到。这表明该效应具有较强的普适性和稳健性。其次，研究发现第三阶霍尔效应的电压平台与探针电流立方成正比，而其幅度对环境条件变化表现出较强的稳健性。这一特性挑战了量子霍尔电阻的精确量化，提示作者在量子霍尔态的研究中需要考虑更高阶的非线性效应。这种非线性响应的发现不仅提供了关于边缘态性质的新见解，还可能揭示出与传统线性量子霍尔效应不同的物理机制。此外，本文的研究结果对未来探索量子霍尔系统的高阶响应具有重要启示。其他填充因子的量子霍尔态中的非线性响应，以及在其他量子霍尔系统中的应用，仍需进一步研究。这一发现为理解电子-电子相互作用、边缘态带曲率等物理现象提供了新的方法，也可能为研究分数量子霍尔效应的非线性响应开辟新的方向。原文详情：He, P., Isobe, H., Koon, G.K.W. et al. Third-order nonlinear Hall effect in a quantum Hall system. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01730-1
    时间： 2024-08-21
    作者： 仪器 Go
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  • 显微成像系统的真空压力和气氛精密控制解决方案

    显微成像系统的真空压力和气氛精密控制解决方案

    [align=center][b][img=显微镜探针冷热台的真空压力和气氛精密控制解决方案,600,484]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021102101876_7960_3221506_3.jpg!w690x557.jpg[/img][/b][/align][size=16px][color=#333399][b]摘要：针对目前国内外显微镜探针冷热台普遍缺乏真空压力和气氛环境精密控制装置这一问题，本文提出了解决方案。解决方案采用了电动针阀快速调节进气和排气流量的动态平衡法实现0.1~1000Torr范围的真空压力精密控制，采用了气体质量流量计实现多路气体混合气氛的精密控制。此解决方案还具有很强的可拓展性，可用于电阻丝加热、TEC半导体加热制冷和液氮介质的高低温温度控制，也可以拓展到超高真空度的精密控制应用。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#333399][b]====================[/b][/color][/size][/align][size=16px][color=#333399][b][/b][/color][/size][size=18px][color=#333399][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 探针冷热台允许同时进行样品的温控和透射光/反射光观察，支持腔内样品移动、气密/真空腔、红外/紫外/X光等波段观察、腔内电接线柱、温控联动拍摄、垂直/水平光路、倒置显微镜等，广泛应用于显微镜、倒置显微镜、红外光谱仪、拉曼仪、X射线等仪器，适用于高分子/液晶、材料、光谱学、生物、医药、地质、 食品、冷冻干燥、 X光衍射等领域。[/size][size=16px] 在上述这些材料结构、组织以及工艺过程等的微观测量和研究中，普遍需要给样品提供所需的温度、真空、压力、气氛、湿度和光照等复杂环境，而现有的各种探针冷热台往往只能提供所需的温度变化控制，尽管探针冷热台可以提供很好的密闭性，但还是缺乏对真空、压力、气氛和湿度的调节及控制能力，国内外还未曾见到相应的配套控制装置。为了实现探针冷热台的真空压力、气氛和湿度的准确控制，本文提出了相应的解决方案，解决方案主要侧重于真空压力和气氛控制问题，以解决配套装置缺乏现象。[/size][size=18px][color=#333399][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 针对显微镜探针冷热台的真空压力和气氛的精密控制，本解决方案可达到的技术指标如下：[/size][size=16px] （1）真空压力：绝对压力范围0.1Torr~1000Torr，控制精度为读数的±1%。[/size][size=16px] （2）气氛：单一气体或多种气体混合，气体浓度控制精度优于±1%。[/size][size=16px] 本解决方案将分别采用以下两种独立的技术实现真空压力和气氛的精确控制：[/size][size=16px] （1）真空压力控制：采用动态平衡法技术，通过控制进入和排出测试腔体的气体流量，使进气和排气流量达到动态平衡从而实现宽域范围内任意设定真空压力的准确恒定控制。[/size][size=16px] （2）气氛控制：采用气体质量流量控制技术，分别控制多种工作气体的流量，由此来实现环境气体中的混合比。[/size][size=16px] 采用上述两种控制技术所设计的控制系统结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#333399][b][img=显微镜探针冷热台真空压力和气氛控制系统结构示意图,690,329]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021103195907_6925_3221506_3.jpg!w690x329.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#333399][b]图1 真空压力和气氛控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示，真空压力控制系统由进气电动针阀、高真空计、低真空计、排气电动针阀、高真空压力控制器、低真空压力控制器和真空泵组成，并通过以下两个高低真空压力控制回路来对全量程真空压力进行精密控制：[/size][size=16px] （1）高真空压力控制回路：真空压力控制范围为0.1Torr~10Torr（绝对压力），控制方法采用上游控制模式，控制回路由进气电动针阀（型号：NCNV-20）、高真空计（规格：10Torr电容真空计）和真空压力程序控制器（型号：VPC20201-1）组成。[/size][size=16px] （2）低真空压力控制回路：真空压力控制范围为10Torr~1000Torr（绝对压力），控制方法采用下游控制模式，控制回路由排气电动针阀（型号：NCNV-120）、低真空计（规格：1000Torr电容真空计）和真空压力程序控制器（型号：VPC20201-1）组成。[/size][size=16px] 由上可见，对于全量程真空压力的控制采用了两个不同量程的薄膜电容真空计进行覆盖，这种薄膜电容真空计可以很轻松的达到0.25%的读数精度。真空计所采集的真空度信号传输给真空压力控制器，控制器根据设定值与测量信号比较后，经PID算法计算后输出控制信号驱动电动针阀来改变进气或排气流量，由此来实现校准腔室内气压的精密控制。[/size][size=16px] 在全量程真空压力的具体控制过程中，需要分别采用上游和下游控制模式，具体如下：[/size][size=16px] （1）对于绝对压力0.1Torr~10Torr的高真空压力范围的控制，首先要设置排气电控针阀的开度为某一固定值，通过运行高真空度控制回路自动调节进气针阀开度来达到真空压力设定值。[/size][size=16px] （2）对于绝对压力10Torr~1000Torr的低真空压力范围的控制，首先要设置进气针阀的开度为某一固定值，通过运行低真空度控制回路自动调节排气针阀开度来达到真空压力设定值。[/size][size=16px] （3）全量程范围内的真空压力变化可按照设定曲线进行程序控制，控制采用真空压力控制器自带的计算机软件进行操作，同时显示和存储过程参数和随时间变化曲线。[/size][size=16px] 显微镜探针冷热台内的真空压力控制精度主要由真空计、电控针阀和真空压力控制器的精度决定。除了真空计采用了精度为±0.25%的薄膜电容真空计之外，所用的NCNV系列电控针阀具有全量程±0.1%的重复精度，所用的VPC2021系列真空压力控制器具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比，通过如此精度的配置，全量程的真空压力控制可以达到很高的精度，考核试验证明可以轻松达到±1%的控制精度，采用分段PID参数，控制精度可以达到±0.5%。[/size][size=16px] 对于探针冷热台内的气氛控制，如图1所示，采用了多个气体质量流量控制器来对进气进行精密的流量调节，以精确控制各种气体的浓度或所占比例。通过精密测量后的多种工作气体在混气罐内进行混合，然后再进入探针冷热台，由此可以准确控制各种气体比值。在气氛控制过程中，需要注意以下两点：[/size][size=16px] （1）对于某一种单独的工作气体，需要配备相应气体的气体质量流量控制器。[/size][size=16px] （2）混气罐压力要进行恒定控制或在混气罐的出口处增加一个减压阀，以保持混气罐的出口压力稳定，这对准确控制校准腔室内的真空压力非常重要。[/size][size=18px][color=#333399][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，本解决方案可以彻底解决显微镜探针冷热台的真空压力控制问题，并具有很高的控制精度和自动控制能力。另外，此解决方案还具有以下特点：[/size][size=16px] （1）本解决方案具有很强的适用性和可拓展性，通过改变其中的相关部件参数指标就可适用于不同范围的真空压力，更可以通过在进气口增加微小流量可变泄漏阀，实现各级超高真空度的精密控制。[/size][size=16px] （2）本解决方案所采用的控制器也可以应用到冷热台的温度控制，如帕尔贴式TEC半导体加热制冷装置的温度控制、液氮温度的低温控制。[/size][size=16px] （3）解决方案中的控制器自带计算机软件，可直接通过计算机的屏幕操作进行整个控制系统的调试和运行，且控制过程中的各种过程参数变化曲线自动存储，这样就无需再进行任何的控制软件编写即可很快搭建起控制系统，极大方便了微观分析和测试研究。[/size][size=16px] 在目前的显微镜探针冷热台环境控制方面，还存在微小空间内湿度环境的高精度控制难题，这将是我们后续研究和开发的内容之一。[/size][size=16px][/size][align=center][size=16px][color=#333399][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]

  • “量子反常霍尔效应”离诺贝尔物理奖有多近?

    我国科学家首次发现“量子反常霍尔效应”这一科研成果离诺贝尔物理奖有多近2013年04月11日 来源： 中国科技网 作者： 林莉君 李大庆 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130410/051365597244421_change_wtt3427_b.jpg量子反常霍尔效应的示意图，拓扑非平庸的能带结构产生具有手征性的边缘态，从而导致量子反常霍尔效应 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130410/051365597244437_change_wtt3428_b.jpg理论计算得到的磁性拓扑绝缘体多层膜的能带结构和相应的霍尔电导 “这个研究成果是从中国实验室里，第一次发表出来了诺贝尔物理奖级别的论文，这不仅是清华大学、中科院的喜事，也是整个国家发展中喜事。”4月10日，诺贝尔物理奖得主、清华大学高等研究院名誉院长杨振宁教授高度评价了我国科学家的重大发现——量子反常霍尔效应。 由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。美国《科学》杂志于3月14日在线发表这一研究成果。由于此前和量子霍尔效应有关的科研成果已经3获诺贝尔奖，学术界很多人士对这项“可能是量子霍尔效应家族最后一个重要成员”的研究给予了极高的关注和期望。那么什么是量子反常霍尔效应？对它的研究为什么引起世界各国科学家的兴趣？它的发现有什么重大意义？ 重要性 突破摩尔定律瓶颈 加速推动信息技术革命进程 在认识量子反常霍尔效应之前，让我们先来了解一下量子霍尔效应。量子霍尔效应，于1980年被德国科学家发现，是整个凝聚态物理领域中重要、最基本的量子效应之一。它的应用前景非常广泛。 薛其坤院士举了个简单的例子：我们使用计算机的时候，会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题。这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗。而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则，让它们在各自的跑道上“一往无前”地前进。“这就好比一辆高级跑车，常态下是在拥挤的农贸市场上前进，而在量子霍尔效应下，则可以在‘各行其道、互不干扰’的高速路上前进。”薛其坤打了个形象的比喻。 然而，量子霍尔效应的产生需要非常强的磁场，“相当于外加10个计算机大的磁铁，这不但体积庞大，而且价格昂贵，不适合个人电脑和便携式计算机。”薛其坤说，而量子反常霍尔效应的美妙之处是不需要任何外加磁场，在零磁场中就可以实现量子霍尔态，更容易应用到人们日常所需的电子器件中。 自1988年开始，就不断有理论物理学家提出各种方案，然而在实验上没有取得任何进展。2006年, 美国斯坦福大学张首晟教授领导的理论组成功地预言了二维拓扑绝缘体中的量子自旋霍尔效应，并于2008年指出了在磁性掺杂的拓扑绝缘体中实现量子反常霍尔效应的新方向。2010年，我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作，提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系。这个方案引起了国际学术界的广泛关注。德国、美国、日本等有多个世界一流的研究组沿着这个思路在实验上寻找量子反常霍尔效应，但一直没有取得突破。 薛其坤团队经过近4年的研究，生长测量了1000多个样品。最终，他们利用分子束外延方法，生长出了高质量的Cr掺杂（Bi，Sb）2Te3拓扑绝缘体磁性薄膜，并在极低温输运测量装置上成功观测到了量子反常霍尔效应。 “量子反常霍尔效应可在未来解决摩尔定律瓶颈问题，它发现或将带来下一次信息技术革命，我国科学家为国家争夺了这场信息革命中的战略制高点。”拓扑绝缘体领域的开创者之一、清华大学“千人计划”张首晟教授说。 创新性 让实验材料同时具备“速度、高度和灵巧度” 从美国物理学家霍尔丹于1988年提出可能存在不需要外磁场的量子霍尔效应，到我国科学家为这一预言画上完美句号，中间经过了20多年。课题组成员、中科院物理所副研究员何珂告诉记者：“量子反常霍尔效应实现非常困难，需要精准的材料设计、制备与调控。尽管多年来各国科学家提出几种不同的实现途径，但所需的材料和结构非常难以制备，因此在实验上进展缓慢。” “这就如同要求一个运动员同时具有刘翔的速度、姚明的高度和郭晶晶的灵巧度。在实际的材料中实现以上任何一点都具有相当大的难度，而要同时满足这三点对实验物理学家来讲是一个巨大的挑战。”课题组成员、清华大学王亚愚教授这样描述实验对材料要求的苛刻程度。 实验中，材料必须具有铁磁性从而存在反常霍尔效应；材料的能带结构必须具有拓扑特性从而具有导电的一维边缘态，即一维导电通道；材料的体内必须为绝缘态从而对导电没有任何贡献，只有一维边缘态参与导电。 2010年，课题组完成了对1纳米到6纳米（头发丝粗细的万分之一）厚度薄膜的生长和输运测量，得到了系统的结果，从而使得准二维超薄膜的生长测量成为可能。 2011年，课题组实现了对拓扑绝缘体能带结构的精密调控，使得其体材料成为真正的绝缘体，去除了其对输运性质的影响。 2012年初，课题组在准二维、体绝缘的拓扑绝缘体中实现了自发长程铁磁性，并利用外加栅极电压对其电子结构进行原位精密调控。 2012年10月，课题组终于发现在一定的外加栅极电压范围内，此材料在零磁场中的反常霍尔电阻达到了量子霍尔效应的特征值h/e2—25800欧姆——世界难题得以攻克。 课题组克服薄膜生长、磁性掺杂、门电压控制、低温输运测量等多道难关，一步一步实现了对拓扑绝缘体的电子结构、长程铁磁序以及能带拓扑结构的精密调控，最终为这一物理现象的实现画上了完美的句号。 “下一步我们主要的努力方向是全面测量材料在极低温下的电子结构和输运性质，寻找更好的材料体系，在更高的温度下实现这一效应。那时，也许我们能对其应用前景作更好的判断。”王亚愚告诉记者。 外界评说 这是凝聚态物理界一项里程碑式的工作 “实验成果出来以后，量子霍尔效应的发现者给我发了一封邮件。他写道：我深信拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应是科学王冠上的明星。”张首晟向记者展示了这封邮件。 《科学》杂志的一位审稿人说：“这项工作毫无疑问地证实了与普通量子霍尔效应不同来源的单通道边缘态的存在。我认为这是凝聚态物理学一项非常重要的成就。”另一位审稿人说：“这篇文章结束了多年来对无朗道能级的量子霍尔效应的探寻。这是一篇里程碑式的文章。” 延伸阅读 霍尔效应与反常霍尔效应 霍尔效应是美国物理学家霍尔于1879年发现的一个物理效应。在一个通有电流的导体中，如果施加一个垂直于电流方向的磁场，由于洛伦兹力的作用，电子的运动轨迹将产生偏转，从而在垂直于电流和磁场方向的导体两端产生电压，这个电磁输运现象就是著名的霍尔效应。产生的横向电压被称为霍尔电压，霍尔电压与施加的电流之比则被称为霍尔电阻。由于洛伦兹力的大小与磁场成正比，所以霍尔电阻也与磁场成线性变化关系。 1880年，霍尔在研究磁性金属的霍尔效应时发现，即使不加外磁场也可以观测到霍尔效应，这种零磁场中的霍尔效应就是反常霍尔效应。反常霍尔效应与普通的霍尔效应在本质上完全不同，因为这里不存在外磁场对电子的洛伦兹力而产生的运动轨道偏转。反常霍尔电导是由于材料本身的自发磁化而产生的，因此是一类新的重要物理效应。 量子霍尔效应的相关研究已3次获得诺贝尔奖 量子霍尔效应在凝聚态物理的研究中占据着极其重要的地位。它就像一个富矿，一代又一代科学家为之着迷和献身，他们的成就也多次获得诺贝尔物理奖。 1985年，诺贝尔物理奖颁给了德国科学家冯·克利青，他于1980年发现了整数量子霍尔效应。 1998年，诺贝尔物理奖颁给了美国科学家：美籍华人物理学家崔琦以及施特默、劳弗林。前两人于1982年发现了分数量子霍尔效应，而后者则对这一效应进一步给出了理论解释。 2010年，诺贝尔物理奖颁给了英国科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。他们俩在2005年发现了石墨烯中的半整数量子霍尔效应。 此外，量子化自旋霍尔效应于2007年被发现，2010年获得欧洲物理奖，2012年获得美国物理学会巴克利奖。（记者 林莉君 李大庆） 《科技日报》（2013-04-11

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