磁场强度计

p 　　美国佛罗里达州立大学官网10日发布公告称，位于该校的国家高磁场实验室在本周进行的系列测试中，成功让其串联式混合磁体的磁场强度达到最大峰值36特斯拉，创造了核磁共振(NMR)领域的全新世界纪录，比现有最强NMR磁场高出了40%。这一里程碑式突破将为一系列发现开启一扇大门，高强磁场不再仅限于物理学研究，还将首次运用到化学和生物学领域，成为研究各种材料和蛋白质等分子结构的有力工具。 /p p 　　NMR图谱可帮助科学家推算出所测样本的复杂结构，但现有NMR磁体只局限于测量氢、碳和氮这几种元素，而串联式混合磁体创造的最强磁场具有无可比拟的稳定性和同向性，不仅能大幅提高灵敏度，更是将可检测元素名单扩充到金属领域，电池和其他材料中经常使用的锌、铜、铝和镍等都能检测。 /p p 　　对大多数生物学家来说，串联式混合磁体能检测氧最值得期待。“氧元素与大多数生物化学过程都有关联，而在此之前，没有一种磁体能帮助NMR技术研究它。”研究主管提姆· 克罗斯说，“串联式混合磁体将带来革命性变化，它不仅能检测出大多数元素，还能改变磁场强度，在样本不同元素检测之间简单切换，从而收集到更多更有用的数据。” /p p 　　美国科学基金会和佛罗里达州在10年前斥资1870万美元创建了串联式混合磁体，这个重达33吨的庞然大物最初设计的目标峰值就是36特斯拉，经过10年努力现在终于如愿。负责该实验室20多个磁体项目的主任马克· 彼尔德激动地表示：“这次成功代表该技术领域的巨大突破，证明我们团队当初做出了明智决定。” /p p class=" F24 Fw L40 G2" span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 中国： /strong /span a title=" " style=" TEXT-DECORATION: underline COLOR: rgb(0,112,192)" href=" http://www.instrument.com.cn/news/20161115/206277.shtml" target=" _self" span style=" COLOR: rgb(0,112,192)" strong 中科院高强度稳态磁场混合磁体（40T）研制成功 /strong /span /a /p

联系电话： 15321363169 010-59483169 单台仪器即可实现电场磁场同时测试 仪器说明： HI-3604是专门为检测50/60Hz电力线，有电设备和设施，视频显示终端等周围的电磁场强度而设计，为工程师，工业卫生学者以及人身安全健康专家等人员提供电力环境的准确测试工具。 液晶显示器显示的单位可选择毫高斯，高斯，伏/米，千伏/米，并有图形显示功能，可方便直观的定位电磁场源位置及强辐射点。 单探头实现全量程，仪器面板为覆膜式按键设计，非常适合现场使用，内部存储器可存储最多127个读数。 技术参数： 技术参数： 　&bull &bull 频率范围： 30 &ndash 2000 Hz &bull &bull 频响范围： ± 0.5 dB (50-1000Hz) ± 2.0 dB (30-2000Hz) &bull &bull 电场测量范围：1 V/m &ndash 200 kV/m &bull &bull 磁场测量范围：0.2 mG &ndash 20 G &bull &bull 检测：单轴 &bull &bull 响应：真有效值 &bull &bull 存储：内置，最多112 读数 &bull &bull 环境：温度-10° C &ndash 40° C， &bull &bull 湿度5% - 95%无冷凝 基本配置： &bull &bull 电磁场两用探头（单轴） &bull &bull 显示部分 &bull &bull 绝缘手柄 &bull &bull 使用手册 &bull &bull 便携箱 &bull &bull HI-3616 型远程读取控制器 (可选) &bull &bull HI-4413 RS232 光纤转换器 (可选) &bull &bull 绝缘体三角架 (可选) 配置： 标配：电磁场两用探头（单轴），显示部分，绝缘手柄，使用手册，便携箱 选件：HI3616远方显示器，HI4413 RS232光纤MODEM，三脚架 联系电话： 15321363169 010-59483169

11月13日下午，中国科学院强磁场科学中心磁体实验大厅一片欢呼，我国自主研制的混合磁体装置调试获得成功，实现了任务目标——40万高斯稳态磁场。　　“这台混合磁体装置也正式成为磁场强度在世界排名第二高的稳态强磁场装置，不久还有望冲击45万高斯稳态磁场的世界纪录。”中国科学院合肥物质科学研究院院长兼强磁场中心主任匡光力告诉《中国科学报》记者。　　匡光力介绍，混合磁体由外超导磁体和套在其中的水冷磁体组合而成。一个月前，水冷磁体单独调试成功，能够产生30万高斯的稳态磁场 一周前，低温孔径达920毫米的大型高场超导磁体调试成功，能够产生10万高斯的稳态磁场。今天，两个磁体成功合体，共同产生了40万高斯的稳态磁场，终于圆了相关科研人员奋斗了八年的梦想!　　强磁场是支持科学前沿探索的一种极端实验条件，磁场越高，科学发现的机遇越多，因此，强磁场装置必然追求更高的磁场。匡光力说：“追求极高的磁场就像攀登珠穆朗玛峰，到达极限之前，需要克服许多困难方能成功。”　　混合磁体是国际上产生最高稳态磁场的主要选择，但选择它就意味着选择了一系列重大技术挑战——其水冷磁体必须解决材料和结构的优化选择问题，面临巨大电磁力和严峻的发热问题，差之毫厘，失之千里，且给它供电的数千万瓦级的稳态直流电源本身也是一项重大技术挑战 其超导磁体孔径巨大，导体的材料选择、结构选择和磁体生产工艺以及与之配合的低温冷却技术等都是技术难题，此前国际上已有多个大型高场超导磁体因技术问题而失败，而我国在高场超导磁体技术方面原有基础薄弱。　　混合磁体研制难度大不仅体现在上述方面，看似简单的磁体安装稍有偏差即可能导致巨大破坏，两个磁体的磁中心面或磁轴如不能重合，即便相差一毫米，磁体也将面临数吨的相互作用力。一位著名的国际强磁场技术专家此前曾一再感叹：“世界上还没有真正完全研制成功的混合磁体装置。”　　刚调试成功的混合磁体装置是中国科学院强磁场科学中心承担的国家“十一五”重大科技基础设施——稳态强磁场实验装置项目所包含的九台磁体装置中产生磁场最高的磁体，也是最后研制成功的磁体，此前研制成功的水冷磁体中有三台创造了单项世界纪录。　　这次混合磁体的调试成功标志着强磁场中心承担的稳态强磁场装置项目的主要任务已经完成，它的研制成功是我国强磁场技术发展的重要里程碑。据悉，混合磁体装置将主要用于新型功能材料的量子行为研究。

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

p 　　2008年5月，由中科院合肥物质院强磁场科学中心承担的稳态强磁场实验装置项目启动 2011年7月，试验磁体通电测试成功 2016年11月，混合磁体大口径外超导磁体研制成功 2017年2月，专家组对混合磁体工艺测试完成验收 2017年9月27日，“稳态强磁场实验装置”通过国家验收，验收专家组给予了很高评价，认为项目全面完成了建设目标，各项关键参数达到或超过设计指标，“技术和性能达到国际领先水平”。 /p p 　　九年时间里，强磁场的科研人员完成了一个又一个跨越，使我国成为国际五大稳态强磁场研究机构之一，中国的强磁场科学技术事业迈上了一个新台阶。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/869ce1bd-adaa-4e62-b5da-a9ff1c35ab0b.jpg" title=" 1_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " ①2016年底混合磁体首次调试成功。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/c43cc087-9520-4092-b997-350c4e51976e.jpg" title=" 2_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " ②安装在水冷磁体上的扫描隧道显微镜。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/db639ee9-02c5-409b-8e70-117373bf43d4.jpg" title=" 3_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " ③混合磁体。 /p p 　　 strong “极端条件就是把不可能变成可能” /strong /p p 　　高秉钧是中科院强磁场科学中心首席科学家，也是“稳态强磁场实验装置”项目总工程师。他对记者说：“物质在强磁场情况下会改变它本身的电子态，从而产生新的现象。强磁场是一个极端条件,我们在设计和研制稳态强磁场实验装置过程中，常会遇到许多难以克服的困难，甚至是无路可走。我们必须坚持不懈，实现超越，把不可能变成可能。” /p p 　　强磁场是调控物质量子态的重要参量，在发现新现象、揭示新规律、探索新材料、催生新技术等方面具有不可替代的作用。自1913年以来，已有多项与磁场相关成果获诺贝尔奖，因此，强磁场极端条件已成为科技界公认的探索科学宝藏的“国之重器”。我国因缺乏相应的强磁场条件，屡次错失在物质科学等诸多领域开展前沿探索的机遇。 /p p 　　据了解，“稳态强磁场实验装置”是一个针对多学科实验研究需要的强磁场极端实验条件设施，包括十台强磁场磁体装置和六大类实验测量系统。 /p p 　　混合磁体由内部水冷磁体和外部超导磁体组合而成，是追求更高稳态极端场强的首选，但此前国际上已有多个失败案例，而我国在高场超导磁体技术方面的基础较为薄弱，项目所有科研人员都面临着巨大挑战。 /p p 　　对水冷磁体而言，必须解决材料和结构的优化选择、巨大电磁力和发热问题，与之配套的数千万瓦级的稳态直流电源系统、低温冷却系统、去离子水冷却系统等均是一个个不容置疑的难关。 /p p 　　谨慎起见，超导磁体组决定先研制一款磁场强度低、口径小，但选材、加工工艺完全相同的试验磁体，试验磁体在2011年7月通电测试成功。混合磁体研制真正开始之后，所有科研人员都秉持着一种谨慎严肃的工作状态，为了达到验收要求而不断努力着。 /p p 　　 strong 国际领先水平的科学实验系统 /strong /p p 　　水冷磁体WM1原设计是超世界纪录的38.5T,但在磁体组装后的预测试中，科研人员却发现磁场强度比预期的要低得多，且已是板上钉钉，超纪录无望了。水冷磁体总设计高秉钧带领工作人员排查原因，最终发现绝大部分bitter片厚度不是原设计的0.27毫米，而是0.29~0.30毫米。 /p p 　　高秉钧说：“面对几千片bitter片，我们就用天平称重量、算体积，来实测每片的实际厚度。将实测厚度的bitter片优化配置，重新组合，使组装的磁体达到原设计的目标。”这样，WM1最终实现了38.5T的磁场强度，打破水冷磁体场强世界纪录。 /p p 　　2016年底混合磁体首次调试，磁场强度达到40特斯拉，符合工程验收指标。就在科研人员欢欣鼓舞之时，磁体系统却发生了故障。春节将至，项目组的人却集中在场地，不断调试设备排除故障。 /p p 　　大年三十上午八点，装置准时通电测试，所有人在文化走廊吃了一顿简单而又难忘的“年夜饭”。但是那天因为降温没到位，再一次失败了。项目组的科研人员在春节假期继续加班，大年初四，混合磁体终于通电励磁，再次成功。 /p p 　　经过多年自主创新，强磁场研制团队打破国际技术壁垒，成功克服关键材料国际限制、关键技术国内空白等重大难题，建成继美国之后世界第二台40T级混合磁体，建立了国际领先水平的科学实验系统，实现了我国稳态强磁场极端条件的重大突破。 /p p 　　“稳态强磁场实验装置”国家验收意见中写道：“项目提出了一种水冷磁体设计创新方案，发展了一套全程可量化检测的高精度装配工艺。建成的水冷磁体中有三台磁体的性能指标创世界纪录，其中两台保持至今 突破了800毫米室温孔径、磁场强度达10特斯拉的铌三锡超导磁体研制的技术难关，建成了40特斯拉稳态混合磁体装置，磁场强度世界第二 建成了国际首创水冷磁体扫描隧道显微镜系统、扫描隧道—磁力—原子力组合显微镜系统，以及强磁场下低温、超高压实验系统，使得我国稳态强磁场相关实验条件达到国际领先水平。” /p p 　　 strong “边建设边开放”的管理新模式 /strong /p p 　　强磁场下的应用研究对于高技术产业具有很强的催生和带动作用，“强磁场效应”其实就在我们身边。 /p p 　　高秉钧介绍道：“大家都比较熟悉的医院的核磁共振成像、磁悬浮列车等就运用了强磁场技术。此外，强磁场在化学合成、特殊材料、生物技术、医药健康等多种新技术研发方面都有可能发挥关键作用，孕育新的发明。” /p p 　　据了解，强磁场有助于促进多学科交叉研究，尤其是生命科学、物理学、材料与化学、新技术之间的交叉研究。2014年，合肥物质院技术生物所吴跃进研究组和强磁场科学中心钟凯研究组合作，研究了造影剂对水稻生长的潜在影响，并用磁共振成像技术获得了造影剂在根系中的动态信息。这也是世界上首次利用造影剂研究磁共振成像技术在水稻根系无损检测中的应用，为植物根系研究提供了一种新的研究方法。 /p p 　　在中科院“十二五”验收中，“强磁场科学与技术”重大突破入选院“双百”优秀。2017年3月，中共中央政治局委员、国务院副总理刘延东视察装置，对团队取得的成绩给予了充分肯定。 /p p 　　同时，项目提出并实践了国家大科学装置“边建设边开放”管理新模式。从2010年试运行以来装置已经为包括北大、复旦、中科大、浙大、南大、中科院物理所、中科院固体物理所、上海生科院、福建物构所等在内的百余家用户单位提供了实验条件，有力支撑了强磁场下前沿研究，产出了一大批具有国际影响力的科研成果。 /p p 　　随着稳态强磁场装置工程建设的推进，一支能打硬仗的强磁场技术攻关队伍在锻炼中成长。稳态强磁场实验装置将成为科学研究、科技发展的创新源头，将为合肥综合性国家科学中心的建设贡献更多的科技力量。 /p

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)

今年2月，专家组在中国科学院强磁场科学中心完成对混合磁体工艺测试验收，这也意味着中心顺利完成国家“十一五”重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”混合磁体的各项建设任务。　　从2008年5月40T稳态强磁场项目启动，到2011年7月试验磁体通电测试成功，国内首台采用铌三锡管内电缆导体的超导磁体研制完成 到2016年11月，混合磁体大口径外超导磁体研制成功，获得10特斯拉磁场，成为国际超导磁体技术发展的一个重要成功案例 再到外超导磁体和内水冷磁体成功合体，产生40特斯拉磁场强度，成为国际磁场强度第二高的稳态磁体装置——8年时间里，强磁场人完成了一个又一个跨越，但只有他们心里清楚自己经历了怎样的煎熬，收获了多少悲与喜，以后的路又在何方。　　选择困难的混合磁体　　混合磁体由内部水冷磁体和外部超导磁体组合而成。其中，水冷磁体必须解决材料和结构的优化选择、巨大电磁力和严峻的发热问题 超导磁体孔径巨大，导体的材料选择、结构选择和磁体生产工艺都是技术难题。　　中国科学院合肥物质科学研究院院长、强磁场科学中心主任匡光力介绍道，此前，世界上没有如此大型的铌三锡超导磁体装置能够产生10特斯拉稳态磁场，也没有能产生10特斯拉稳态磁场的超导磁体装置能够达到如此大的口径。　　不仅磁体本身是个挑战，与之配合的数千万瓦级的稳态直流电源系统、低温冷却系统、去离子水冷却系统等均是一个个不容置疑的难关。　　比如，低温阀箱是一个集真空环境、低温液氮容器(液氮槽工作温度77K)、低温液氦容器(过冷槽工作温度4.5K)、一对16KA高温超导电流引线和13个WEKA低温阀门于一身的十分特殊的非标压力容器。“其设计历时五年，绘制图纸1170余张，在约1.5立方的狭窄空间里累计使用各种规格管材累计总长2460米，阀箱总共焊缝数量5811条。”强磁场科学中心研究员、磁体科学与技术部副主任欧阳峥嵘告诉《中国科学报》记者。　　此前，国际上已有多个大型高场超导磁体因技术问题而失败，而我国在高场超导磁体技术方面原有基础薄弱。“混合磁体又是国际上追求更高稳态极端场强的首选，选择了它就注定选择与困难结缘。”强磁场科学中心研究员陈文革说。　　与强磁场同喜同忧　　为了安全，超导磁体组决定先研制一款磁场强度低、口径小，但选材、加工工艺完全相同的试验磁体，试验磁体在2011年7月份通电测试成功，它是国内首台采用铌三锡管内电缆导体的超导磁体。　　研制人员首次获得莫大的喜悦与鼓励，坚信“国产”高场混合磁体必能成功。同时据相关人员回忆，当时的通电测试过程“无数次的测试与调整，让通电过程变得异常煎熬漫长”。　　真正的混合磁体研制开始上马，股线绞缆、穿管成型、绕制、超导接头制作、热处理、绝缘处理、装配大工艺流程套着小工艺流程，任何一个环节差之毫厘、谬以千里，研制人员憋着气有条不紊地一步步往下走，在每一个大节点小节点处，结果都扣人心弦，他们像坐过山车，在喜与忧的道路上奔跑，不得停歇。　　长期小心再小心的工作状态逐渐内化，陈文革的“胆子小”现在几乎是全中心尽人皆知了。　　箭在弦上 不得不发　　2016年底混合磁体首次调试达到工程验收指标——磁场强度达到40特斯拉，就在人们欢心鼓舞之时，却在一次上电励磁时磁体系统发生了故障。混合磁体验收在即，一层厚厚的阴霾顿时笼罩强磁场中心。那段时间人人脸上没有了笑容，紧张兮兮。　　路上碰到匡光力的人感觉到他不像以前那样欢快了，事实是他怎么可能活泼高兴起来呢?他是整个工程的第一负责人，内外部的压力都向他袭来。事后用他自己的话说：“度过了一段不是人过的日子。”“莫斯科不相信眼泪”，研制人员和时间赛跑，经七十天夜以继日的追赶终使其得以恢复，顺利进入到降温阶段。　　1月20日，眼见着春节到了，匡光力召集大家召开工程会议。现场气氛给人的感觉就是一次紧急军事会议。　　内水冷磁体负责人高秉钧说：“组内已经开过会，春节期间三人值班。”超导电源负责人刘小宁说：“相关人员随时候命。”超导磁体组潘引年老师说：“过年是小孩子的事，老了过不过都一样。”中控组一群年轻人表示：“时刻准备，服从安排。”低温组欧阳峥嵘老师说：“箭在弦上，已经到了不得不发的状态。”　　会议最后的决议是：各分系统分头做好扎实准备，多考虑相关联的系统，紧急情况下的预案要想周到，根据降温进程，大年三十上午8点准时通电测试，中午在文化走廊吃年饭。战斗的号角就这样吹响了。　　大年三十因降温没有到位，混合磁体终于在大年初四通电励磁再次成功。强磁场中心微信群里一片欢腾，红包满天飞。　　历经8年，混合磁体研制团队解决了诸多的结构设计和加工工艺难题以及配套的子系统研制问题。该混合磁体装置的建成将有力地支撑我国物理、材料、化学、生命科学等多学科在极端条件下的基础科学前沿探索，同时，研制混合磁体装置有效地带动了包括大型高场超导磁体技术在内的强磁场技术的发展。　　人往往是这样，等成功的激动已过，欢乐渐渐减退，就开始感受到未来还有更加艰巨的任务等着。匡光力指出：“之前仅是阶段性地圆了强磁场科技人员的梦想，接下来强磁场中心将追求更高的稳态磁场，向世界第一稳态磁场挺进。”

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

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。

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。

近期，重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”在合肥通过验收，使我国成为继美国、法国、荷兰、日本之后五个拥有稳态强磁场的。而在北京怀柔，另一个大科学装置——“综合端条件实验装置”也启动建设。听起来，“稳态强磁场”“综合端条件”都很陌生，它们都属于重大科技基础设施。为什么要建这样的设施，对于科学研究来说，这两个大装置有着什么样的重要意义呢？ 稳态强磁场实验装置 磁现象是物质的基本现象之一。科学研究早已证实，当物质处在磁场中，其内部结构可能发生改变，磁场因而一直是研究物理等诸多学科的一种非常有用的工具。物质结构和状态在强磁场环境下都可能发生变化，呈现出多样的物理、化学现象和效应。磁场强度越高，物质的变化就越为明显，也就越有利于新的科学发现，就像显微镜放大10000倍比放大10倍能告诉研究人员更多一样。但是，磁场强度的提高，每一步都走得很艰难。强磁场中心的“稳态强磁场实验装置”达到了40万高斯的磁场强度，这是二十几年来，上几个有实力的都在尝试的目标。中国科学院强磁场科学中心（图中设备为磁性测量设备mpms，图片来源于网络)混合磁体装置（已产生稳态磁场强度达40t、二高场强，图片来源于网络） 强磁场是现代科学实验重要的端条件之一。在强磁场这种端条件下，物质的特性可以被调控，这就给科学家提供了研究新现象、发现新技术的机遇。因此场也被称为诺贝尔奖的摇篮，包括1985年和1998年诺贝尔物理奖的整数和分数量子霍尔效应、2003年获得诺贝尔奖的核磁共振成像技术。从生命科学到医疗技术，从化学合成到功能材料̷̷在各个科学领域，强磁场都是科学家们渴求的研究环境。 ”稳态强磁场实验装置”运行期间，为清华、北大、复旦、中科大等106家用户单位的1500余项课题提供了实验条件，产出了一大批具有国际影响力的科研成果。综合端条件实验装置 任何物质都是在一定的物理条件下形成的，通过使物理实验条件达到端状态，可以形成许多在常规物理条件下不能得到的新物质和新物态。综合端条件实验装置是指综合集低温、超高压、强磁场和超快光场等端条件为一体的用户装置。就在“稳态强磁场实验装置”通过验收的二天，我国在北京市怀柔科学城启动建设“综合端条件实验装置”，比“稳态强磁场实验装置”更进一步。 综合端条件实验装置启动（图片来源于网络） 项目席科学家、中科院物理研究所研究员吕力（quantum design 公司产品用户）说：“比如低温可以抑制物质中电子、原子的无规运动；强磁场作为可以调控的热力学参量，能够改变物质的内部能量；超高压可以有效缩短物质的原子间距，增加相邻电子轨道的重叠，从而改变物质的晶体结构，以及原子间的相互作用，形成全新的物质状态；超快激光则具有无与伦比的超快时间特性，快速变化的光场是人们能够操作并且控制的快物理量。” 综合端条件实验装置建成之后，将是国际上集低温、超高压、强磁场和超快光场等端条件为一体的用户装置，在非常规超导、拓扑物态、量子材料与器件等领域，提供实验手段的支撑，进而为相关材料的人工设计与制备，以及诸多科学难题的破解提供前所未有的机遇。 稳态强磁场实验装置、综合端条件实验装置等的重大科技基础设施，是科学家们进行科学研究的重要平台，也是提升科研水平的利器。它们的建成，既是我国科研人员创新进取的成果，也将以巨大的磁力，吸引更多人才从事相关领域的研究，推动我国基础领域的科学研究进一步走向前沿。文章原文部分摘自：cctv焦点访谈、人民网 相关产品链接： mpms3-新一代磁学测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c17089.htmppms 综合物性测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c17086.htm完全无液氦综合物性测量系统 dynacool：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c18553.htm多功能振动样品磁强计 versalab 系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c19330.htm超精细多功能无液氦低温光学恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c122418.htm低温热去磁恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c201745.htmmicrosense 振动样品磁强计：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c194437.htm智能型氦液化器 (ATL)：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c180307.htm

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)

项目编号：0705-234005012093项目名称：同济大学物理科学与工程学院闭循环低温强磁场光学物性测量系统采购项目预算金额：327.3000000 万元（人民币）最高限价（如有）：327.3000000 万元（人民币）采购需求：序号产品名称数量简要技术规格备注1闭循环低温强磁场光学物性测量系统1闭循环低温强磁场光学物性测量系统可实现低温强磁场下对材料及样品等的光学及电学等多种物理性能的研究和表征，如低温强磁场下的光学显微、光谱特性分析、光电性质探测、光磁效应表征等等，为物质科学领域的基础性研究平台，可广泛应用于物理、材料、化学、微电子、半导体等多个学科领域的前沿研究工作。 1.*采用闭循环制冷，无需灌装液氦及液氮等制冷液 2.1.*冷台基台温度范围：无负载情况下，1.7K-350K 2.2.*冷台基台温度稳定性：无负载情况下，±0.2%（T20K） 3.1.*最大磁场强度：±7T 3.2.*磁体类型：劈裂式超导磁体 5.1.*光学窗口数量：8个（其中顶部1个，侧向7个） 7.2.*电学引脚数量：15个 9.2.*外窗上表面至内窗下表面的间距：≤4mm 11.*设备拓展性：设备后续可以升级光纤接入接口、RF射频接入接口、底部窗口、内置显微物镜等功能组件本项目最高限价人民币叁佰贰拾柒万叁仟元整合同履行期限：合同签订后13个月发货本项目( 不接受 )联合体投标。

近日，中科研合肥研究院安光所高晓明研究员团队在静态磁场法拉第旋转光谱研究方面取得新进展，相关研究成果以《基于环形阵列永磁体的法拉第旋转光谱NO2传感器》为题发表在国际TOP期刊Analytical Chemistry上。法拉第旋转光谱（FRS）通过检测沉浸在外部纵向磁场中的气体介质所引起的线偏振光偏振状态的变化，从而实现对基态或上电子态具有磁偶极矩的顺磁性分子的高灵敏度检测。该光谱检测方法对水汽、CO2等抗磁性分子具有天然的免疫力，这使得其表现出高度的样品特异性。同时，由于采用了一对相互接近正交的偏振器极大抑制了激光噪声，法拉第旋转光谱具有非常高的检测灵敏度。目前法拉第旋转光谱信号主要由螺线管线圈产生的交流磁场调制样品吸收线的塞曼分裂而产生。针对正弦电磁场在激发磁光效应时所存在的高功耗、电磁干扰、产生大量焦耳热等缺陷，团队刘锟研究员，博士后曹渊等人提出了一种基于稀土永磁体的静态磁场法拉第旋转光谱传感装置。研究团队将十四个完全相同的环形钕铁硼（NdFeB）永磁体按照非等间距的形式同轴组合，从而在380 毫米长度范围内产生了一个平均磁场强度为346 高斯的外部纵向静态磁场。通过将赫里奥特（Herriott）池与非等间距永磁体阵列同轴配合，极大地增强了线偏振光与样品之间的相互作用。实验以NO2为检测对象，探测了1613.25 cm-1处NO2的ν3基带的Q支光谱特征，在23.7 米的光程范围实现了0.4 ppb的检测极限。本研究工作得到了中国科学院科研装备研制项目、国家自然科学基金、先进激光技术安徽省实验室开放基金、合肥研究院院长基金以及中国博士后面上基金等项目的资助。　　静态磁场法拉第旋转光谱传感装置　　环形阵列永磁体及其纵向磁场分布特性　　法拉第旋转光谱信号及其信噪比与检偏器偏转角度的变化关系

近日，国务院常务会议审议通过《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》。在国民经济高质量发展，以及重大基础科学创新中都扮演了重要角色的科学仪器行业，迅速掀起了设备更新浪潮。牛津仪器纳米科学部，作为一家设计并提供具有专业技术的仪器供应商，助力量子技术、纳米技术、先进材料和纳米器件等领域的开发与研究。此次我们也将积极把握政策机遇，为客户提供便捷的设备更新服务。为此，我们整理出了一份选型指南，以帮助老师们快速完成申报。如需要进一步交流与咨询，欢迎您随时联系我们，我们将在第一时间与您联络。1► TeslatronPT无液氦超导磁体低温系统&bull 集成的变温插杆可提供的样品温度范围为：1.5 K-300 K&bull 结构紧凑，标准配置的最高磁场强度为14 T，可选配矢量旋转磁体&bull 选配不同的插件可获得更低的温度：HelioxVT选件可获得&bull 低振动 — 适用于多种敏感测试 &bull 分立式密封样品腔，可快速简单地更换样品，且无堵塞系统冷却回路的风险 &bull 低功耗 — 使用单脉冲管制冷机 &bull 敏感样品周围无气体流动：系统采用静态交换气冷却样品，避免制冷气流引起的脆弱样品或者测量样品杆的振动 &bull 通过顶部样品杆可实现快速更换样品。可在系统处于低温状态时更换样品，无需复杂的负载锁定机制来重新装载变温插件&bull 系统使用内部冷阱来过滤污染物，无需使用液氮2► TeslatronPT低温插杆&bull 可选配连接到样品的直流和射频线 &bull LCC样品托和通用接口，轻松实现样品的快速更换。兼容低温插杆系统&bull 最低温3► KelvinoxJT插杆式稀释制冷系统插杆式稀释制冷系统，采用Joule-Thomson冷凝单元可同时兼容湿式及干式低温恒温器。&bull 能与我们多种产品兼容，包括TeslatronPT低温恒温器，湿式Integra磁体系统，任何液氦存储罐或任何样品管直径不小于50 mm的VTI等 &bull 带有数据可视化和远程控制软件的自动化气体处理系统 &bull 具有自动控制热交换气体的内部真空层（IVC） &bull IVC使用真空脂或CAF胶密封（不需要铟） &bull 备有一个6 mm直径的直通孔用于安装实验接线4► Cryofree® ProteoxMX型模块化稀释制冷机Cryofree® ProteoxMX型模块化稀释制冷机5► Cryofree® ProteoxLX 多比特数量子计算专用无液氦稀释制冷机&bull 超大样品空间，最多256根SMA接头同轴线&bull 可联系牛津仪器，定制高密度同轴线方案&bull 能够容纳大量输入和输出同轴线以及低温微波器件 &bull 全面兼容Proteox稀释制冷机二级插件 &bull 设备经过低振动技术优化，有效减少量子比特相干时间扰动 &bull 基础温度低于7mK，并且在20 mK时的制冷功率大于25µ W，双脉管冷头设计可以在4 K盘提供大量富余的制冷功率6► Proteox5mK&bull Proteox5mK是一台商用连续工作稀释制冷机，可提供小于5mK的极低温环境，@20mK制冷功率大于25 µ W；采用刚性支架和柔性波纹管以及平移共振峰来降低脉管冷头的机械振动及其谐振信号&bull 制冷机内部排布合理，便于进行实验组装 &bull 同轴线和直流线可以安装在总共六个直通孔和九个非直通孔之中 &bull 气隙热开关系统可以在8小时内将样品从30 K 降至最低温7► ProteoxS稀释制冷机小型化的快速表征平台，性能毫无妥协&bull 专利设计的底部换样装置，无需停机即可实现快速换样&bull 全新的设计更使安装层高要求减小到 8► 稀释制冷机二级插件二级插件不仅仅是传统意义上的接口， 它还可以容纳完整的实验装置，包括直流引线、 高频同轴线和低温微波器件。&bull 灵活的模块化设计增强了各种应用需求的兼容性 &bull 二级插件包含—个117 mm x 252 mm大型矩形通道。这可以配置为—个自定义平台，或是配备2个1S0100端口和—系列标准选项 &bull 可选择搭载配备牛津仪器设计的底部快速传样装置的二级插件，在集成超导磁体的系统中可以实现快速换样9► SpectromagPT无液氦光学超导磁体系统&bull 结构紧凑，水平磁场强度达7T &bull 可在系统处于低温状态时更换样品 &bull 超导磁体采用市面上最高规格的超导线材结合先进技术制造，性能高效可靠。 &bull 多种实验插件可满足多种应用及研究需求 &bull 通过顶部装载样品杆实现快速换样 &bull 平行和垂直磁场方向优良的光学通路 &bull 可实现样品全角度旋转测量 &bull 采用闭循环制冷方式，减少样品交换气污染风险和气路堵塞问题10► Integra低损耗液氦杜瓦磁体系统&bull 低损耗杜瓦配备液氮保温层和超导磁体电极，有利于降低液氦蒸发 &bull 最高20T磁场&bull 使用变温插件（VTI），变温范围为1.5至300 K&bull 兼容VTI与KelvinoxTLM&bull 磁体可与3He制冷机插件或极低温稀释制冷机集成，低温可达15mK以下11► KelvinoxTLM顶部取样式稀释制冷插件

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。

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2018年2月,美国Quantum Design公司发布了新一代超全开放强磁场低温光学研究平台——OptiCool。OptiCool采用创新型设计，样品腔拥有8个窗口，允许光从各个方向照射到样品上。高度集成式的低温、磁体设计使OptiCool可以方便的放置在实验光路的核心部位。低温光学的未来已经到来！ 图1 超全开放强磁场低温光学研究平台——OptiCool“我们的科研团队将低温光学设备的性能提高到了不可思议的程度”，Quantum Design席技术官Dr. Stefano Spagna 先生骄傲地介绍了创新性磁体设计和振动隔离上的两项新。创新性锥形劈裂磁体能够实现超大均匀磁场和超大孔径，特的振动隔离技术将样品的震动降到了低。这两项技术使OptiCool光学平台性能更加稳定、操作更为方便，这将为低温光学实验提供更多可能性。超全开放强磁场低温光学研究平台——OptiCool技术特点 全干式系统：脉冲管制冷机制冷 完全无需液氦 磁场强度：±7T 控温：1.7K~350K全温区控温 样品降温时间： 室温到4k 约2小时 超低震动： 0.11) 1个部光学窗口 (NA 0.7) 新型磁体：锥型劈裂磁体特设计，同时满足超大磁场均匀区、大数值孔径的要求，有效缩短了样品与光学窗口的距离，满足近工作距离要求。 磁场均匀度：±0.03%（1厘米球） ±0.5%（3厘米球） 图2 OptiCool样品腔实物图 图3 OptiCool样品腔结构图早在2016年初，针对市场上缺乏令人满意的强磁场低温光学设备这一现状，Quantum Design 就精心挑选具有多年低温光学研究经验的技术工程师成立了Q-Works精英团队。Q-Works走访了国际知名的大学和实验室，对科研需求进行深入调研并认真总结，通过对设计方案的不断完善，Q-Works终于不负厚望，成功研制出了全新一代的强磁场低温光学研究平台——OptiCool。OptiCool的设计理念是让样品在获得低温和强磁场的同时能够像室温样品一样满足各种测量的光路要求。在人们惊艳于OptiCool巧夺天工的设计时，Q-Works始终没有忘记设计该产品的初衷，设备做到大繁若简才是至高的追求。OptiCool颠覆了以往人们心目中强磁场低温光学设备的概念，以全新的高度来审视低温光学实验，同时让人们认识到性能更好、方便易用才是低温光学设备的未来。 OptiCool平台的推出，将为强磁场低温光学领域提供无限可能。超全开放强磁场低温光学研究平台——OptiCool重要应用领域 量子光学 低温拉曼 光致发光 紫外/红外反射&吸收 傅里叶红外光谱 NV色心、空位荧光 纳米磁学 低温高压 MOKE/低温MOKE 自旋电子学 Quantum Deign中国子公司将于2018年4月17日-20日在河南师范大学召开的十六届低温物理学术会议上正式在中国市场推出超全开放强磁场低温光学研究平台——OptiCool，届时欢迎大家莅临Quantum Design中国子公司展台了解产品详情。展台处还有OptiCool样机展示及精美礼品赠送，期待与您相会！同时您也可以通过访问官方网站（www.qd-china.com）、关注微信公众平台（QuantumDesign），或致电（010-85120280）了解更多OptiCool产品详情。致敬低温光学，未来已来，你来不来？相关产品及链接：1、超全开放强磁场低温光学研究平台--OptiCool：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C283786.htm 2、完全无液氦综合物性测量系统 DynaCool：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C18553.htm3、MPMS3-新一代磁学测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C17089.htm

单个二维层之间的弱范德华（vdW）相互作用为探索二维准粒子行为提供了一个特有的平台。特别是通过堆叠具有精确角度取向的两个单层，可以创建莫尔系统。高磁场中激子/库伯对/极化激元等准粒子的磁相互作用揭示了隐藏的物理机制，加速了磁电、光电子和量子光子器件的进一步应用发展。这些物理机制的研究通常需要进行低温量子通信测试及磁光光谱测试等。德国attocube公司研发的低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY系统可有效结合矢量磁体、低温物镜（LT-APO）和attoAFMI，且具有无液氦、超低振动、超高温度稳定性等优异的性能，已成为低温低维材料研究的有力工具。量子通信的平坦地带单光子是应用于光子量子信息的重要资源。迄今为止探索的许多量子发射器平台中，新兴的二维材料系统有可能成为工程量子光源的低成本和可扩展平台。近期，TobiasHeindel小组（德国柏林理工大学）与ChristianSchneider小组（德国卡尔冯奥西茨基大学）合作发表了一项研究，该研究对基于WSe2单层的单光子源在量子安全通信中的部署进行了基准测试。在他们的量子密钥分布实验中，全自动操控的attoDRY800桌面式光学低温恒温系统为原子层薄的量子光源低温操作提供了一个可靠的平台。研究发现二维材料适用于量子密钥分发，其性能很容易与其他材料平台竞争[1]。图1：WSe2单光子源与以前的量子密钥分布实验结果对比。黑色曲线（实线）显示基于WSe2的源通过时间滤波进行优化的情况下的预期性能。范德瓦尔材料的多铁性多铁性材料中铁磁性和铁电有序的共存使这些材料有望成为下一代存储器件的候选材料。由多个中国课题组合作研究了范德华（vdW）多铁性CuCrP2S6材料，并在其中发现了具有相同易轴的平面内电各向异性和磁各向异性。中国人民大学的程志海教授课题组利用attoDRY2100全自动低震动无液氦磁体系统内部具有压电响应显微镜（PFM）的attoAFMI显微镜进行了PFM测量，表明平面外电偶极子来源于反铁电畴壁。研究发现可以通过电场、磁场和温度操纵CuCrP2S6中的磁振子[2]，证明范德瓦尔多铁性材料在低功耗和高密度非易失性存储器中的应用潜力。图2：通过PFM在T=2K下获得的CuCrP2S6晶体块的相位-电压磁滞回线。莫尔超晶格中的激子极化激元光学指纹二维莫尔材料为研究强相关电子态提供了一个高度可调谐的平台。这种涌现的多体现象可以在通过堆叠两层过渡金属二硫族化合物半导体产生的莫尔条纹系统中进行光学探测：光学注入的激子可以与占据窄莫尔能带的流动载流子相互作用，形成对强相关性敏感的激子极化激元。BrianGerardot（英国赫瑞-瓦特大学）的小组研究了由莫尔超晶格局域化的费米海修饰的激子的行为。使用attoDRY1000-低震动无液氦磁体系统进行变温磁光光谱测量，确定了在强相关电子态的情况下激子极化子的性质，并揭示了MoSe2/WSe2平台的丰富潜力，用于研究费米-哈伯德和玻色-哈伯德物理。图3：MoSe2/WSe2二维莫尔材料中，5T外置磁场下的偏置电压调控光学信号的变化。无液氦低温强磁场CFM/AFM/Raman显微镜主要技术特点：☛ 闭路可循环系统，无需液氦☛ 独特设计，超低震动（0.12nmRMS）☛ 温度范围：1.7K-300K☛ 磁场强度：9T,12T,9/3T，9/1/1T矢量磁体☛ 多功能测量平台：RAMAN/AFM/MFM/PFM/ct-AFM/CFM☛ 超高温度稳定性：☛ 顶部进样，温度与磁场全自动控制，触摸屏控制☛ 应用范围：量子光学、二维材料光谱、拉曼/光致发光/光电流、磁畴成像图4.无液氦低温强磁场CFM/AFM/Raman显微镜参考文献：[1]TimmGAOetal.,Atomically-thinsingle-photonsourcesforquantumcommunication.npj2DMaterialsandApplications(2023)4.[2]XiaoleiWangetal.,ElectricalandmagneticanisotropiesinvanderWaalsmultiferroicCuCrP2S6.NatureCommunications,(2023)14:840.[3]BrianD.Gerardotetal.,Exciton-polaronsinthepresenceofstronglycorrelatedelectronicstatesinaMoSe2/WSe2moirésuperlattice.npj2DMaterialsandApplications(2022)79.相关产品：低震动无液氦磁体与恒温器-attoDRY

为促进电子显微学研究、电镜应用技术交流，打破时空壁垒，仪器信息网邀请电子显微学领域研究、技术、应用专家，以约稿分享形式，与大家共享电子显微学相关研究、技术、应用进展及经验等。同时，每期约稿将在仪器信息网社区电子显微镜版块发布对应互动贴，便于约稿专家、网友线上沟通互动。专家约稿招募：若您有电子显微学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎邮件投稿或沟通（邮箱：yanglz@instrument.com.cn）。本期将分享张承青老师为大家整理的关于电镜实验室环境对电镜的影响的系列约稿经验分享，以下为系列之三，以飨读者。（本文经授权发布,分享内容为作者个人观点, 仅供读者学习参考,不代表本网观点）系列之三 低频电磁屏蔽实践《低频电磁屏蔽实践》一文第一稿于2007年11月完成，曾被不知名朋友鼓捣到百度上置顶数年（未署名），本篇主要内容来自该文。此次经补充修改，第一次署名。孔乙己有名言：偷书不算偷，我抄自己的当然更不算啦。怕产生误解，特此说明一下。这里我们讨论一下低频电磁屏蔽的机理及推导计算（以下不加说明均指磁路分流法），和在实际工作中必须要加以注意的事项。对“感生反相电磁场法”感兴趣的朋友，请参见本系列之五《几种改善电磁环境方法比较》。许多“专业文献”在分析低频电磁屏蔽机理的机理时套用了中高频电磁屏蔽的理念和计算方法，致使计算和设计与实际结果偏差很大。有些中高频电磁屏蔽理念被盲目照搬到低频领域，造成不少误解、产生不少浪费和失误。众所周知，电磁波是磁场-电场交替传播的，既有电性又有磁性。所以往往很自然地推导出电磁波既可以用电场来度量，也可以用磁场来度量。可是这必需要做具体讨论。实际上泛泛谈论“电磁波”对讨论基本物理原理而言固然没错，但实际工作中，还必须结合频率来考虑。在频率趋于0时（频率等于零时，那就是直流磁场啦），电磁波的磁场分量趋强，电场分量渐弱；在频率升高时，电场分量趋强而磁场分量减弱。这是一个渐变的过程，没有一个明显的转变点。一般从零到几千赫兹时，用磁场分量可以较好地表征、度量和计算，所以一般我们用“高斯”或“特斯拉”做场强的单位；而在100kHz以上时，用电场分量表征比较好，这时就用伏特/米来做场强的单位。对于低频电磁环境，直截了当从减弱磁场分量入手应该是一个好办法。下面重点讨论屏蔽体内体积为40～120m3，屏蔽前磁场强度在0.5～50mGauss p-p(毫高斯 峰-峰值) 范围的低频（0～300Hz）电磁场屏蔽的实际应用（一般电镜实验室环境大致就是这样的）。考虑到性价比，屏蔽体材料如无特殊情况，一般应选择低碳钢板 Q195（旧牌号为A3）。 我们先来建立一个数学模型：1．计算式推导因为低频电磁波的能量主要由磁场能量构成，所以我们可以使用高导磁材料来提供磁旁路通道以降低屏蔽体内部的磁通密度，并借用并联分流电路的分析方法来推导磁路并联旁路的计算式。这里有以下一些定义：Ho： 外磁场强度Hi： 屏蔽内空间的磁场强度Hs： 屏蔽体内磁场强度A： 磁力线穿过屏蔽体的面积 A=L×WΦo：空气导磁率Φs：屏蔽材料导磁率Ro: 屏蔽内空间的磁阻Rs: 屏蔽材料的磁阻L： 屏蔽体长度W： 屏蔽体宽度h： 屏蔽体高度（亦即磁通道长度） b： 屏蔽体厚度由示意图一可以得到以下二式Ro=h/( A×Φo)=h/(L×W×Φo) (1)Rs=h/(2b×W+2b×L)Φs (2)由等效电路图二可以得到下式Rs= Hi×Ro/（Ho- Hi） (3)将(1)、(2)代入(3)，整理后得到屏蔽体厚度b的计算式(4) b=L×W×Φo(Ho-Hi)/ (W+L) 2Φs Hi (4)注意：在(4) 式中磁通道长度h已在整理时约去，在实际计算中Φo、Φs 、Ho、Hi等物理单位也将约去，我们只需注意长度单位一致即可。由(4)式可以看出，屏蔽效果与屏蔽材料的导磁率、厚度以及屏蔽体的大小有关。屏蔽材料导磁率越高、屏蔽材料越厚则磁阻越小、涡流损耗越大，屏蔽效果越好；在导磁率、厚度等相同的情况下，屏蔽体积越大屏效越差。因为整体材料的涡流损耗比多层叠加（总厚度相同）的涡流损耗要大，所以如无特殊情况不宜选用薄的多层材料而选用厚的单层材料。2．计算式校验我们用（4）式计算并取Φo=1, L=5m，W=4m，Φs=4000，计算结果与实测数据（收集这些数据花了好几个月呢）对照比较（参见表1），发现差别很大：表1厚度（mm） 场强（%）1.5234568外磁场强度100100100100100100100实测内磁场强度60～6545～50～35～27～22～168～12计算内磁场强度18.513.99.266.945.564.633.47注：1．外磁场强度为5～20mGaussp-p。 2．为便于比较将计算数值及实测数值都归算为百分数。 3．实测值系由不同条件下的多次测试折算而得。由于各次的测试条件不完全相同，所以只能取其大约平均数。事实上，由于各种因素的影响，试图建立一个简单的数学模型直接去分析和计算低频电磁屏蔽的效果是相当困难的。通过分析，发现计算与实测相比偏差较大主要有两方面的原因。并联分流电路的函数关系是线性的，而在磁路中，导磁率、磁通密度、涡流损耗等都不是完全线性关联，许多参数互为非线性函数关系（只是在某些区间线性度较好而已）。我们在推导磁路并联旁路的机理时，为避免繁杂的计算，忽略或近似了一些参数，简化了一些条件，把磁路线性化后计算。这些因素是造成计算精度差的主要原因。另一方面，商品低碳钢板的规格一般为1.22m×2.44m，按一个长×宽×高为5×4×3m3的房间来算，焊接缝至少五六十条，即便是全部满焊，焊缝厚度也往往小于钢板的厚度。另外屏蔽体上难免有开口和间隙，这些因素造成的共同结果就是：屏蔽体磁阻增大，整体导磁率下降。用并联分流电路的分析方法推导出的磁路屏蔽计算式必须加以修正才能接近实际情况。3．修正后的计算公式在(4)式基础上，我们引入修正系数μ，且考虑到空气导磁率近似为1，得到(5)式b=μ〔L×W(Ho-Hi)/ (W+L) 2Φs Hi 〕 (5)μ在3.2～4.0之间选取。屏蔽体体积小、工艺水平高可取小值，反之取较大值为好。我们用（5）式取μ=3.4计算出的结果与实测数据对照比较（参见表2），啊哈，这下吻合度基本可以满意。表2厚度（mm）场强（%）1.5234568外磁场强度100100100100100100100实测内磁场强度60～6545～50～35～27～22～168～12计算内磁场强度62.947.231.523.618.915.711.8注：其它情况与表1相同。必须指出的是，多次测试数据表明，虽然(5)式计算结果与多次的现场实测结果吻合度较高，但后来也发现个别相差较大的实例，究其原因是属于现场施工的问题。以下是在现场施工中可能发生的几种情况：1．个别部位（如门）用了薄钢板；2．钢板没有连续焊接且拼接缝过大；3．钢板焊缝深度不足，焊缝处导磁率变小，形成多处“瓶颈”；4．屏蔽体在设备基础部位开口过大且波导口处理不当；5．随意缩短波导管的长度或加工时有偷工减料现象；6．波导管壁厚过小；7．屏蔽体多点接地致使屏蔽材料中有不均匀电流；8．屏蔽体与电源中性线相连。一两处小小疏忽就会造成屏蔽效果严重劣化。这有点类似于“水桶理论” ：水桶的容量取决于最短的那块木板。对于这类隐蔽项目，质量往往由工艺保证。所以在选择一个可靠的施工单位、严格遵照设计工艺要求、加强现场施工监理、实施分阶段验收等方面，都是一定要引起高度注意的。屏蔽体的开口设计：设计一个屏蔽体，一定会碰到开口问题。常见开口设计的理论方法大多难以在低频磁屏蔽设计中直接应用。下面以一个房间的屏蔽设计为例来讨论。1．小型开口房间内安装的被屏蔽设备，一般都需要供应动力、能源和冷却水等等。这些辅助设施大多位于屏蔽室之外，通过进出水管、进排气管和电缆连接进来。我们可以将这些管道和电缆适当集中，统一经由一个或数个小孔穿过屏蔽体。小孔可用与屏蔽体相同的材料做成所谓 “波导口”，长径比为一般认为至少要达到3～4﹕1（现场条件允许的话长些更好）。例如小孔直径为80mm，则长度至少为240～320mm。2．中型开口空调的通风口、换气扇的进排气口等直径（或者正方形、长方形的边长）一般在400～600mm左右，这样算来波导口的长度将达到1200～2400mm，这在实际施工中是无法承受的。这时可以用栅格将原来的开口分隔为几个同样大小的小口。例如将一个400×400mm的进风口分隔为九个等大的栅格，则长度由1200～1600mm减少为400～530mm（栅格增加的风阻很小，可以忽略不计）。设计和加工时注意以下几点：1）栅格的材料与屏蔽体相同，不要随意减小材料的厚度；2）栅格的截面尽量接近正方形；3）在长度可以接受的情况下，尽量减少栅格的数量，以减少加工难度和风阻；4）栅格各处都要连续焊接，以免磁阻增大；5）各个开口接缝处，可以增加硅钢板就，以增加导磁性。3．可关闭的大型开口一般房间的门窗等开口都在1m×2m以至更大，这时应该依照门窗（均为与屏蔽体同样的材料制成）关闭后的非导磁间隙来设计波导口。设门窗关闭后的非导磁间隙为5mm（这在技术上并不困难，个别难以处理的地方可以加道折边），则波导口的长度为15～20mm。考虑到间隙是狭长的，这个长度尽量长些为好。注意这里的波导口并不是只由门窗的框构成，在所有的非导磁间隙处都要有一定厚度的折边，保证波导口的长度。为保证特殊情况下的安全撤离，屏蔽室的门框应特别加强，屏蔽门最好向外开启。下面有一个实际设计的例子：房间的长、宽、高分别为5米、4米和3.3米，原磁场强度x=10mGauss，y=8mGauss，z=12mGauss，试设计一低频电磁屏蔽，要求屏蔽体内任一方向的磁场强度小于2mGauss。参见图三。1．选用商品低碳钢板，Φs=4000，规格为1.22m×2.44m；2．按照（5）式分别从x、y、z三个方向来计算钢板厚度：μ取3.8，L×W分别以条件所给的长、宽、高代入，且与x、y、z等方向的原磁场强度对应。bx=3.8〔3.3m×4m×(10mGauss -2mGauss)/(4m+3.3m) 2×4000×2mGauss〕 =3.43mmby=3.8〔3.3m×5m×(8mGauss -2mGauss)/(5m+3.3m) 2×4000×2mGauss〕 =2.83mmbz=3.8〔5m×4m×(12mGauss -2mGauss)/(4m+5m) 2×4000×2mGauss〕 =5.28mm (若取长宽分别为10、6米，则可计算得b=2280/56000=8.91mm)全部钢板厚度至少为6mm（为防止环境磁场变化留有裕量亦可选用8～10mm），单层。全部焊缝要求连续焊接，并尽量使焊缝深度接近母材厚度。3．波导口处理（略。参见屏蔽体的开口设计）。以上实例完工后检测，完全达到设计要求。需要注意的是：由于磁屏蔽不能改善DC干扰环境，在需要改善DC电磁干扰环境时，需与具有消除DC功能的主动式消磁器配合使用。另有一种情况，对于电源线、变压器等产生电磁干扰的，也用铁管铁盒套住，是不是也可以改善呢？千万不要！多地多处的多次测试证明，电源线用铁管套住后磁场往往不会减少反而增大，似乎可以解释为这是加大了“源”的体积，提高了磁场发散效率。2020.10张承青作者简介作者张承青，退休前在某电镜公司工作多年，曾经做过约两千个（次）电镜环境调查、测试，参与多个电镜实验室设计及改造设计规划，在低频电磁环境改善和低频振动改善等方面有些体会，迄今仍在这些方面继续探索。附1：张承青系列约稿互动贴链接（点击留言，与张老师留言互动）： https://bbs.instrument.com.cn/topic/7655934_1附2：张承青系列约稿发布回顾拟定主题发布时间文章链接序言 电镜实验室环境对电镜的影响2020年10月13日链接系列之一 电子显微镜实验室环境调查的必要性2020年10月15日链接系列之二 电镜实验室的电磁环境改善2020年10月20日链接系列之三 低 频 电 磁 屏 蔽 实 践2020年10月22日链接系列之四 主动式低频消磁系统2020年10月27日链接系列之五 几种改善电磁环境方法比较2020年10月29日链接系列之六 低频振动环境改善2020年11月3日链接系列之七 谈谈电子显微镜的接地2020年11月5日链接系列之八 温度湿度和风速噪声2020年11月11日链接… … … … … … 附3：相关专家系列约稿安徽大学林中清扫描电镜系列约稿

智能数字磁通计 数字磁通计 智能磁通计 型号ZRX-15484可对磁性材料进行检测SHT-HT707智能数字磁通计是由单片机控制，利用电子积分原理、用液晶显示屏显示被测磁通量大小的仪器。 可对磁性材料进行检测，不仅可测量磁通量值还可以对磁性产品的性能进行直接检测，从而达到控制产品质量的目的。 本磁通计显示清晰，操作方便，是磁通测量的理想工具。 技术指标 量程范围：0-1 mWb、0-10 mWb、0-100 mWb、0-1000 mWb 基本误差：±1% 测定数值：Ф磁通量：mwb B磁场强度：mT、Gs(适用于通过单线圈测定剩余磁感应强度) M磁化强度：KA/m、mT、Gs(适用于通过亥姆霍兹线圈测定剩余磁感应强度) 功 能：可同时显示当前值和峰值；有分选功能；根据表头指示调节漂移简单方便 分辨率：0.1 μWb、1 μWb、10 μWb、100 μWb 漂 移：0.1 μWb /30S 输入阻抗：1 kΩ 、10 kΩ 、100 kΩ 、1000 kΩ 显示方式：字符型背光显示屏，5位数字 环境温度：5℃-40℃ 预热时间： 15 分钟。 相对湿度：20%-80%（无凝露） 供电电源：220VAC 50Hz 外型尺寸：300mm× 470mm×150mm(长*宽*高) 仪器重量：2.6 kg

据日媒报道，位于日本茨城县筑波市的物质与材料研究机构等日前宣布，利用世界上最强的超电导磁铁开发出了能在分子层面解析蛋白质结构的核磁共振(NMR)成像装置。　　日媒称，这项新成果与以往的核磁共振成像装置相比，辨别能力大幅提高，将在新药开发和新材料研究等广泛领域“大展身手”。　　据悉，该装置呈圆筒形，高5米，重约15吨。将超电导物质绕成线圈制作的磁铁产生磁场，然后对样品进行解析。磁场的强度达到全球最高水平的24特斯拉。　　核磁共振成像装置的磁场越强就越能分析得精细。该机构为制作强磁铁，将超电导物资的材料从以往的金属改为陶瓷，并开发了将容易破碎的陶瓷线材绕成线圈状的特殊技术，磁场强度超过了此前最高的法国装置。　　日媒称，全球围绕强磁场核磁共振成像装置的研发竞争日趋激烈。该机构表示，如果应用此次开发的材料和加工方法，可以开发出更高性能的核磁共振成像装置。

1月8日，包头市稀宝博为医疗系统有限公司自主研发、具有完全知识产权的首台高性能0.45T(特斯拉)稀土永磁磁共振系统顺利调试完成，发往中东。这标志着全球规模最大的一体化永磁磁共振生产基地正式建成下线。 　　磁共振成像(MRI)是当今医学诊断中最有效的临床影像诊断设备之一，被用于人体各部位的检查，尤其对肿瘤的早期诊断和软组织病变诊断具有不可替代的作用。 　　MRI按成像主磁场形成方式可分为超导MRI和永磁MRI两种。超导MRI磁场强度高、成像物理环境好，但制造工艺和使用成本“双高”，其磁场维持需有产自美国的液态氦，价格昂贵，国内医院无法普及。永磁MRI的制造、使用成本低，但传统永磁MRI磁场强度低，成像物理环境受涡流、剩磁破坏及磁场均匀性限制，系统成像质量低于超导MRI系统。 　　稀宝博为于2010年4月组建，成立一年半即建立了年产300台一体化永磁MRI的生产基地，并组建了同行业规模最大、配置最全面的研发团队。该团队利用独创的动态平衡技术解决了困扰永磁MRI多年的涡流、剩磁和磁场均匀等行业性、世界性难题，使永磁MRI系统的成像物理环境达到了超导MRI系统的标准，从而使系统的常规临床诊断图像达到了超导系统的水平，而其价格仅为超导系统的1/3。 　　我国有16000家县级以上的医院，MRI的普及程度仅为发达国家的1/20。稀宝博为生产基地的落成投产，将为解决基层民众“看病贵、看病难”的社会难题作出贡献。

成果名称 振动样品磁强计(MG VSM-150) 单位名称 北京科大分析检验中心有限公司 联系人 王立锦 联系邮箱 13260325821@163.com 成果成熟度 □研发阶段 □原理样机 □通过小试 &radic 通过中试 &radic 可以量产 合作方式 □技术转让 &radic 技术入股 &radic 合作开发 □其他 成果简介： 本仪器可用于检测各类物质（材料）内禀磁特性，如磁化强度Ms(&sigma s)、居里温度Tc、矫顽力Hc、剩磁Mr等。可间接得出其他的有关技术磁参量，如Bs、Br 、(BH)max和磁导率（包括初始磁导率）等。能绘制磁滞回线、起始磁化曲线、退磁曲线、热磁曲线等。测量样品可为粉末、颗粒、薄膜、液体、块状等磁性材料。仪器采用进口数字锁相放大器SR830和6 1/2数字多用表34401A采集磁矩和磁场或温度数据，大大提高了仪器的测量精度和稳定性。可原位测量磁性材料从液氮温区到500℃温区的磁性能随温度的变化曲线。 主要技术指标: 一、仪器锁相放大灵敏度2nV到1V有27档选择，时间常数从10&mu s到30s有14档选择。 二、仪器磁矩测量范围10-3emu&mdash 100emu，最高灵敏度优于5× 10-5emu。 三、相对精度优于± 1% （量程10emu时），重复性优于± 1% （量程30emu时）。 四、磁场强度变化范围：0~1.5T之间 ，步进精度1 Oe（小场时） 五、稳定性（量程10emu时）：预热1小时，连续24小时工作优于1%。 六、温度范围：液氮温区到500摄氏度连续变化（用户可选购）。 应用前景： 本仪器可用于金属、合金及半导体材料的电阻变温测量。适合于高校科研院所科研测试及开设专业实验。目前该仪器已经应用在北京科技大学材料学院及哈尔滨工业大学深圳研究生院的研究生实验教学及课题组科研测量中，取得良好的成效。 知识产权及项目获奖情况： 本仪器又有完全自主知识产权和核心技术，曾在全国高校自制实验仪器设备评选活动中获得优秀奖。

为促进电子显微学研究、电镜应用技术交流，打破时空壁垒，仪器信息网邀请电子显微学领域研究、技术、应用专家，以约稿分享形式，与大家共享电子显微学相关研究、技术、应用进展及经验等。同时，每期约稿将在仪器信息网社区电子显微镜版块发布对应互动贴，便于约稿专家、网友线上沟通互动。专家约稿招募：若您有电子显微学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎邮件投稿或沟通（邮箱：yanglz@instrument.com.cn）。本期将分享张承青老师为大家整理的关于电镜实验室环境对电镜的影响的系列约稿经验分享，以下为系列之五，以飨读者。（本文经授权发布,分享内容为作者个人观点, 仅供读者学习参考,不代表本网观点）系列之五 几种改善电磁环境方法比较被动式低频电磁屏蔽根据屏蔽材料不同主要分为两种：一种是使用高导磁材料（如钢、硅钢、玻莫合金等），另一种是使用高导电材料（如铜、铝等材料），虽然两种方法的工作机理截然不同，但是均可达到较好的减弱环境磁场干扰效果。A．使用高导磁材料（以下简称磁路分流法）的理论依据是：使用高导磁材料将一个有限空间A全维度包裹起来，在环境磁场强度为Ho时，由于高导磁材料的磁阻远远小于空气（普通Q195钢板磁导为4000，硅钢为8000～12000，玻莫合金为24000，空气为近似1），借用欧姆定律可以知道，当Rs远小于Ro时，Hi将远小于Ho。磁力线被低磁阻材料分流，有限空间A内的磁场强度下降到Hi，达到消磁效果（参见图一和图二。其中Ri为A空间的空气磁阻，Rs为屏蔽体的磁阻）。屏材内部的磁畴在磁场作用下产生振动，将部分磁能以热量的形式耗散。由于硅钢和玻莫合金都存在导磁率各向异性、施工时不能敲击和折弯及焊接等特点（虽然说起来可以通过热处理改善，但实际上面对这样大型的固定式产品，实际上无法操作，办不到啊），所以它们实际效能要大大打一个折扣！不过在某些特殊部位，不需要敲击折弯和焊接的情况下，做补充或加强还是可以的。），且价格昂贵，所以在电镜磁屏蔽中一般不会用于屏蔽体大量应用，仅少量用于特殊部位（如门缝、波导口等）补充加强。磁路分流法的屏效与屏材厚度大致成线性相关，理论上可以做到无限小。B．使用高导电材料（以下简称感生磁场法）的理论依据是：使用高导电材料将一个有限空间全维度包裹起来，环境磁场以其电场分量作用于屏蔽体，产生感生电动势，进而产生感生电流以及感生磁场。从电磁学基本原理可知，这个感生磁场与原有磁场大小相同（由于存在电阻，所以会略小一点）、方向相反（由于存在相位差，所以相位略有滞后），这样有限空间内的磁场被抵消，强度下降，达到消磁效果。感生磁场法的屏效与屏材厚度在一定范围区间内无关。C．两种方法的共同之处：拼接焊缝需要全满焊、焊缝高度不得低于屏蔽体母材厚度；必须注意各种尺度的开口及波导口设计。设计/制作是否成功，将严重影响屏效（适用木桶短板理论）。另外还需注意，屏蔽室內电镜位置的震动不得大于周边环境（曾经多次检测到磁场合格了，震动却反而比原来更大造成超标）。从它们的基本工作原理可以看出（磁畴在DC磁场下不会振动以产生热能的形式消耗磁场能量；DC磁场也不能产生感生反向电动势），磁路分流法和感生磁场法对DC完全无效。对near DC也基本无效（必要时还是要配备一套主动式消磁器改善near DC电磁干扰）。D．简单列个表格比较一下吧（相同部分就不说了）：优 点缺 点磁路分流法成本低，屏效可调（理论上无限）重量较大施工制作方便施工制作难度略大感生磁场法重量较轻（铝）使用有色金属材料基本机理决定屏效有限总体来说，还是磁路分流法略微占优。据本人非准确统计，国内现有磁屏蔽约400～600个，其中大多数是磁路分流法，感生磁场法估计约十分之一二。主动式低频消磁器在本系列之四《主动式低频消磁系统》中介绍过了，这里就不重复了，直接比较一下吧。与制作重量大、工期长、额外占用空间和成本高的低频电磁屏蔽相比。主动式低频消磁器体积小重量轻价格低、对环境无影响、可以后期购买安装等优点是很突出的。不过还有一点必须说一下：磁屏蔽往往是个“交钥匙”项目，就是说做磁屏蔽时往往连带把电、水、空调、照明、网络还有监控什么的统统包括进去了，如果反正要装修改造的话，性价比倒也挺高的呢。总体说来，被动式磁屏蔽的效果优于主动式消磁器，但是由于前述原因，某些环境下也只能选配消磁器。扫描电镜一般几种方法都区别不大，透射电镜建议还是尽量选用磁屏蔽（差点忘了说，场发射透射电镜对磁场要求一般比扫描电镜要高一大截呢，呵呵）。2020.10张承青作者简介作者张承青，退休前在某电镜公司工作多年，曾经做过约两千个（次）电镜环境调查、测试，参与多个电镜实验室设计及改造设计规划，在低频电磁环境改善和低频振动改善等方面有些体会，迄今仍在这些方面继续探索。附1：张承青系列约稿互动贴链接（点击留言，与张老师留言互动）： https://bbs.instrument.com.cn/topic/7655934_1附2：张承青系列约稿发布回顾拟定主题发布时间文章链接序言 电镜实验室环境对电镜的影响2020年10月13日链接系列之一 电子显微镜实验室环境调查的必要性2020年10月15日链接系列之二 电镜实验室的电磁环境改善2020年10月20日链接系列之三 低 频 电 磁 屏 蔽 实 践2020年10月22日链接系列之四 主动式低频消磁系统2020年10月27日链接系列之五 几种改善电磁环境方法比较2020年10月29日链接系列之六 低频振动环境改善2020年11月3日链接系列之七 谈谈电子显微镜的接地2020年11月5日链接系列之八 温度湿度和风速噪声2020年11月11日链接… … … … … … 附3：相关专家系列约稿安徽大学林中清扫描电镜系列约稿

日前，国内首台磁流变研究系统在宁波衫工结构监测与控制工程中心顺利安装运行。 此套系统由Anton Paar德国公司提供的Physica MCR301智能化高级扩展流变仪和Physica MRD磁流变系统组成，是世界上最先进、最精密的磁流变研究分析系统，是做磁流变研究的最有利的助手！ 这套磁流变系统可以提供高达1T的均匀磁场强度和高达120KPa的剪切应力，对高强度磁流变液也可以精确测试；这套系统使用非常方便，功能强大，可以通过软件实现各种模式的磁流变实验，可以程序控制磁场强度、样品温度！ 这套磁流变研究系统能够为磁流变研究者们提供强有力的实验手段，使您的研究更上一层楼，热烈欢迎国内磁流变研究学者们参观探讨，谢谢！

p style=" text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 2020年5月20日，2019年度科学仪器“优秀新品奖”首次云端揭晓。共有22台新品仪器获此殊荣。科技部高技术研究发展中心研究员刘进长为盛典致开幕辞。国家生物医学分析中心医学工程室主任赵晓光公布了化学分析仪器类获奖榜单，其中，牛津仪器宽带多核台式核磁共振谱仪X-Pulse在列。 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 193px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/b908625e-89e6-4928-8c64-3e9c07f6e6cb.jpg" title=" " alt=" " width=" 600" height=" 193" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " 奖项揭晓后，仪器信息网第一时间采访了牛津仪器NMR中国区大区经理储岳森、牛津仪器NMR应用专家文祎，请两位分享了本次获奖X-Pulse的研发背景，牛津仪器为何选择切入台式核磁市场，以及相比高场核磁共振产品技术，台式核磁共振产品技术的市场优势、技术发展趋势与市场前景。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/b1b2a463-c3b8-4902-899c-dc85cb6f7e2f.jpg" title=" " alt=" " width=" 450" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/C368934.htm" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 宽带多核台式核磁共振谱仪X-Pulse /span /a /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " “科学仪器优秀新品”评审委员会创新点评 /span ：与以往产品相比有显著改进，进步表现在：用户可根据需要轻松调整核（从29Si-31P)，适用于摄氏20度-60度之间的变温流动化学研究，以了解反应历程和反应动力学。总之，它既能为科研机构探索发现官能团、分子链和分子中原子核的化学环境等独特的结构信息提供支持，也可以满足高校老师现场教学的需求。 /p p style=" text-indent: 2em " strong span style=" background-color: rgb(112, 48, 160) color: rgb(255, 255, 255) " 牛津仪器核磁共振业务近50年传承 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 早在20世纪七十年代，牛津仪器就已经是台式磁共振（NMR）开发的先驱，并在全球安装了上千台第一代连续波（CW）技术的磁共振仪器，许多这些早期的仪器至今仍然在用于巧克力的脂肪测量、油籽中含油检测以及航空燃料中的含氢检测等。 /p p style=" text-indent: 2em " 随着脉冲核磁共振技术替代连续波磁共振技术上的进步，牛津仪器相应推出QP20、QP20+和MQA系列仪器始终走在行业发展的前列；随后结合实验室仪器不同用户需求，推出更高共振频率23MHz永磁体的MQC和多种不同规格的样品探头，新一代MQC+样品仓尺寸高达直径26mm；2013年，在英国推出台式磁共振波谱仪PulsarTM，将高端智能化核磁共振波谱技术带进常规实验室中。 /p p style=" text-indent: 2em " 秉承近50年在台式磁共振行业的经验，本次获奖的X-Pulse则是在PulsarTM的基础上实现全面升级，真正在一台仪器上实现多核检测功能，同时具有流动在线、变温、常规数据库及毒品数据库等多种选择满足不同的用户需求。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 160px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/40383fee-c5d5-47cf-bed8-84346359388d.jpg" title=" 牛津仪器核磁产品系列.png" alt=" 牛津仪器核磁产品系列.png" width=" 600" height=" 160" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " 截至目前，牛津仪器核磁共振业务产品组合包括：X-Pulse台式宽带核磁共振系统，食品、农业、聚合物和化工领域广泛使用的QC测量用MQC+系列台式分析仪，以及用于石油勘探领域样品检测的GeoSpec岩芯分析仪。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" background-color: rgb(112, 48, 160) color: rgb(255, 255, 255) " strong 牛津仪器为何切入台式核磁共振？ /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 牛津仪器之所以选择切入台式核磁市场，主要有两方面原因： /p p style=" text-indent: 2em " 一方面，从用户采购、安装和使用成本来讲，高场核磁成本更高，也需要专门的安装场地及低温的维护等。而台式核磁也有许多应用领域，这些领域不需要很高的分辨率，更适合于成本更低的永磁型这种不需要低温超导技术的台式核磁。这些领域主要为工业质量控制等，而本次获奖产品X-Pulse则可以同时兼顾一些科研及教学领域。 /p p style=" text-indent: 2em " 另一方面，台式核磁虽然不能替代高场超导核磁，但却是高场超导核磁一个很好的补充。比如，做一些流动在线检测，在高场超导核磁上是非常困难的，而台式核磁因为体积小巧，可以放在桌面上，实时在线监测化学反应。另外，高场核磁由于设备昂贵，高校院所等平台测试需要预约排队，而对于分辨率要求没那么高的实验及课题组，则可以方便的采购台式核磁，放在自己的反应器旁边，现场就可以完成对绝大多数化合物分子的快速检测。台式核磁可以作为高场超导核磁的一个补充，两者并不冲突。 /p p style=" text-indent: 2em " strong span style=" background-color: rgb(112, 48, 160) color: rgb(255, 255, 255) " X-Pulse研发背景：弥补高场核磁昂贵背景下广泛需求 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 台式核磁并不是一个很新的技术，该技术始于60余年前，实际上第一台商业核磁共振波谱仪就是采用永磁体，不过该技术后来被逐渐淘汰。主要是因为超导磁体技术的出现，可以提供更高的磁场强度，获得更高的分辨率。 /p p style=" text-indent: 2em " 此后，核磁共振这项技术便一直朝着更高的磁场、更高的共振频率发展。就如同牛津仪器另一个低温超导业务部门，他们追求与技术竞争方向都是一直希望有一个更高的磁场强度，从而获得更高的共振频率。 /p p style=" text-indent: 2em " 从上个世纪50年代，有了第一台的商业化的磁共振产品以后，相关技术就一直是朝着超导这个方向发展，这也就导致在有机四大谱分析仪器中，核磁共振仪的普及率是最低的。因为磁场强度越高，设备的成本随之增高，然后越少用户能够用得起。 /p p style=" text-indent: 2em " 在此背景下，2008年，牛津仪器在高校院所用户中进行了系列调研，发现一直以来，核磁共振技术并没有被普及到本科生层面，甚至研究生也很少能够接触到核磁共振或直接的操作机会，可能整个学校只能配置一到两台高档的核磁共振仪。这种情况下，广大用户就急需一类成本没那么高、学生和广大的科研工作者都可以有机会接触的核磁共振波谱技术和产品。于是，牛津仪器便想到开发这种没有低温超导的、永磁型的台式核磁共振仪。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" background-color: rgb(112, 48, 160) color: rgb(255, 255, 255) " strong X-Pulse产品创新点解读 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " X-Pulse在前一代产品PulsarTM的基础上，增加了许多创新功能，也解锁了一些高场核磁共振的功能，如梯度、形状脉冲等，从而可以做一些比较复杂的实验，比如压制水峰和溶剂峰，选择性激发，以及多线编辑的反相实验等。归结而言，X-Pulse的创新点主要包括四方面：多核、变温流动化学、高分辨率、高稳定性。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 宽带多核 /strong ——X-Pulse是一款带有宽带功能的台式核磁共振仪，即一台仪器就可以做不同原子核的各种核磁共振实验。这一特性大大拓展了台式核磁的应用领域。比如在浸润剂领域，，一些用户研究偶联剂时，需要同时观测H、C、Si谱，以往仪器上，只能做到H和C ，用户需要在一些高场核磁平台上做Si的测试。而X-Pulse则可以检测从Si到P的所有原子核，这对于偶联剂性能的评估、配方成分开发等都十分便利。 /p script src=" https://p.bokecc.com/player?vid=BDA5850AE3630AE09C33DC5901307461& siteid=D9180EE599D5BD46& autoStart=false& width=600& height=350& playerid=621F7722C6B7BD4E& playertype=1" type=" text/javascript" /script p style=" text-indent: 2em " 再如，在锂电池行业，液态电解质通常包含锂盐以及有机溶剂。X-Pulse可以同时检测Li、P、F、B等，可用于电解质的配方分析和质量控制。利用X-Pulse，用户可以测定Li离子的扩散系数，识别并定量降解产物，分析电解质的浓度和纯度等，在一台仪器上即可实现对所有成分的表征。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 变温流动化学 /strong ——独特的流动池和变温探头，可在20° C到60° C之间连续监测动态化学反应，帮助用户详细了解反应过程和动力学。尤其是在有机合成方面，可以帮助用户优化温度、浓度等条件参数，以达到更短时间获得更高的反应转化率。 /p script src=" https://p.bokecc.com/player?vid=9890E8C5BEF3D0269C33DC5901307461& siteid=D9180EE599D5BD46& autoStart=false& width=600& height=350& playerid=621F7722C6B7BD4E& playertype=1" type=" text/javascript" /script p style=" text-indent: 2em " 以往的仪器需要多次取样，多次检测，而X-Pulse只需要一个流动池，让这个反应在进行过程中不断的进入到我们这个仪器里面，实时检测，提高效率。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 高分辨率 /strong ——前一代产品分辨率是半峰宽0.5Hz，底部线形是20Hz。这款新品的分辨率有了显著提升，半峰宽小于0.35Hz，底部线形小于10 Hz。那么它意义在哪里？比如说一些化合物的分子量大一些、复杂一些，那么它的谱峰重叠的可能性就会比较大，这对表征结构会带来困难。当分辨率提升以后，谱峰更窄，裂分更清楚，将更有利于识别这些谱图。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 高稳定性 /strong ——X-Pulse采用了经典的磁体设计，具有高热容量的磁体，无论是检测静态还是流动的样品，对温度变化都不敏感，从而消除了样品温度假峰。 /p p style=" text-indent: 2em " & nbsp 想要获得高质量的核磁谱图，对磁场稳定性要求是比较高的。如果磁场保持均一稳定的状态，谱峰信号会很尖锐，裂分峰型也会很漂亮。如果仪器稳定性不好，磁场漂移厉害，那么可能本来能看到的分裂峰，最后变成一个包，这样也会给用户带来一些误导信息。 /p p style=" text-indent: 2em " strong span style=" background-color: rgb(112, 48, 160) color: rgb(255, 255, 255) " 台式核磁技术的一个发展趋势：追赶高场核磁的分辨率和灵敏度 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 与高场核磁一样，台式核磁技术的发展方向也是发展更高的磁场强度，以达到更高的分辨率和灵敏度。 /p p style=" text-indent: 2em " 目前台式核磁共振而言，X-Pulse磁场强度是1.4Tesla，对应的氢共振频率是60M，即便与一般所讲高场核磁最低的200M相比，无论是分辨率还是灵敏度，都还有一定的差距，从这个角度讲，台式核磁的一个永远的发展方向就是追赶高场核磁的分辨率和灵敏度。 /p p style=" text-indent: 2em " 磁场强度方面，台式核磁共振不能像高场核磁共振那样，通过低温超导磁体来不断提高磁场强度。而台式核磁对应永磁体提高磁场强度是有极限的，因为随着磁场强度提高会导致永磁体越来越重，而且到了一定程度也存在极限。 /p p style=" text-indent: 2em " 分辨率方面，比如PulsarTM刚发布时分辨率是1.5Hz，随后提高到1.3Hz，后来又提高到1.0 Hz、0.7 Hz，然后是0.5 Hz，目前这款获奖新品X-Pulse的分辨率是0.35 Hz。虽然磁场强度一样，牛津仪器一直在通过其他技术手段来实现台式核磁的分辨率的不断提高。 /p p style=" text-indent: 2em " 灵敏度方面，牛津仪器主要是在通过探头上下功夫，通过改进的探头技术和一些电子设计，能够把灵敏度不断提高。牛津仪器最早期产品，灵敏度只有大概20:1，后来提高到40:1，然后是100:1，目前可以做到120:1，单氢探头超过180:1。 /p p style=" text-indent: 2em " 总之，在磁场方面牛津仪器将尽可能提高台式核磁共振的磁场强度，当然最终的目的还是提高分辨率和灵敏度，牛津仪器也将在今后不断实施开发和改进的计划。 /p

古地磁学图片来源：摄图网古地磁学是一门介于地质学、物理学、地球物理学之间的交叉学科。古地磁学一般通过测定岩石或古文物的天然剩余磁化强度，研究地质时期地球磁场方向、强度、行星发动及其演化规律。岩石是天然矿物的结合体，其剩余磁性一般来自于岩石中的铁磁矿物，包含原生剩磁和次生剩磁。所谓原生剩磁指的是岩石形成时记录的地磁场信息。与之相对的，在岩石形成后得到的剩余磁性叫做次生剩磁，如岩石在外磁场的作用下（如自然雷电击中、流水风沙侵蚀）获得的剩磁。由于古地磁学研究的是岩石形成时地磁场的特征，故必须以准确地测量原生剩磁为先决条件。目前，岩石磁性是通过测量毫米到厘米大小的大块样品的净磁矩来分析的。目前常见的科学分析仪器有超导岩石仪、振动样品磁力仪等。然而，在亚微米尺度上，地质样品通常在矿物学和质地上都是不均匀的，只有小部分铁磁颗粒携带的剩余磁化。因此，在这种情况下表征岩石磁性需要一种能够在纳米空间尺度上成像磁场并具有高灵敏度的技术。例如，正广泛应用的扫描超导显微镜（SQUID）、磁阻显微镜、霍尔显微镜等。量子精密测量技术在古地磁研究中的应用（a）哈佛大学量子钻石显微镜（b）测量地质样品中的剩余磁化。（Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2017, 18(8):3254-3267）2011年，科研工作者们证实了金刚石中的氮-空位色心（简称NV色心）可以用于亚微米尺度上的磁成像。2017年，哈佛大学R.L.Walsworth等人利用自搭的基于NV色心的量子钻石显微镜，实现了岩石磁场的成像，其指标空间分辨率为5 um、视场范围为4 mm。通过减少金刚石与样品之间的距离（≤10 um）,实现磁矩灵敏度10-16 Am2，这一指标可媲美乃至超越SQUID、磁阻显微镜、霍尔显微镜等主流设备。此外，量子钻石显微镜还具有光学成像功能和成像速度快的优势。 可见，在地质、磁陨石的探测分析中，量子钻石显微镜展现出了巨大的应用潜力，为弱磁成像开辟了新的道路。随着人类对月球、火星等深空领域的不断探索，量子钻石显微镜也将应用于月岩、火星岩石的表征分析中。（a）量子钻石显微镜结构示意图（b）金刚石放置于样品上（Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2017, 18(8):3254-3267.）量子钻石显微镜的大致构造如上图（a）所示。整个探头部分置于三维的亥姆霍兹线圈中，其作用是施加外磁场使得金刚石内NV色心能级退简并。实验过程中金刚石紧贴于岩石样品表面，如上图（b）所示。下面简述量子钻石显微镜的工作原理。首先利用激光聚焦实现金刚石内NV色心量子态的初始化。然后扫描输入微波的频率，并通过辐射天线作用到NV色心上。当微波频率与NV色心能级共振时，NV色心的ms=±1态与ms=0态布居数反转，荧光强度下降。在成像区域内随微波频率变化的荧光信号经物镜收集后由收集光路成像到sCMOS相机上。在实验中通过sCMOS相机设定成像区域为M×N个像素点，每次进行图片采集相当于M×N个像素点同时进行荧光信号探测。在所有频点数据采集完成后，即得到完整的光探测磁共振谱（简称ODMR谱），通过相应的数据运算把每个像素点的磁场强度解算出来。最后把每个像素点的位置与磁场强度对应起来，用颜色区分各个像素点的磁场强度，实现二维磁场成像。国仪量子——量子钻石显微镜国仪量子推出的量子钻石显微镜2022年，国仪量子自主研制的“量子钻石显微镜”面向全球发布，这是一款基于金刚石NV色心技术的、先进的商用量子精密测量仪器，具有高空间分辨率、大视野、成像速度快等优势，有望在古地磁领域产生新的科学增长点。同时，在半导体、材料科学、细胞磁学、体外诊断等多个领域也具有广阔的应用前景。