德國Attocube 磁共振顯微鏡/低溫強(qiáng)磁場磁共振顯微鏡attoCSFM
|
光學(xué)探測磁共振(Optically detected Magnetic Resonance,簡 稱ODMR)作為一種磁學(xué)成像技術(shù),經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,具備了能夠分辨單個(gè)電子與原子核自旋磁性的高靈敏度與空間分辨率可達(dá)幾個(gè)納米的特點(diǎn),成為了一種的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。不止于此,相比已有的樣品磁學(xué)性質(zhì)測量方法例如透射X射線光譜與磁力原子力顯鏡,ODMR還具有對樣品磁性無擾動(dòng)與定性測量磁學(xué)性質(zhì)等特 點(diǎn)。德國attocube公司為ODMR提供了一個(gè)理想平臺(tái): attoCSFM系統(tǒng)集成了由*無磁性材料制備的高數(shù)值孔徑(NA)共聚焦顯微鏡與原子力顯微鏡來滿足ODMR實(shí)驗(yàn)的需求。從應(yīng)用來說,attoCSFM是研究下一代高密度磁存儲(chǔ)器選擇,也是發(fā)展和研究自旋電子學(xué)、量子技術(shù)新應(yīng)用的新手段,它的出現(xiàn)解決了納米尺度磁成像這一基本問題,在材料科學(xué)、超導(dǎo)科學(xué)、生物科學(xué)研究方面有著廣泛應(yīng)用。 |
工作原理簡介
| 光學(xué)探測磁共振需結(jié)合使用共聚焦光學(xué)顯微鏡與原子力顯微鏡(AFM),是一種基于電子自旋共振(Electron-spin resonance, ESR)的測量技術(shù)。 光學(xué)探測磁共振原理如下:首先,一個(gè)具有氮空位(NV色心)的金剛石納米晶粒被安裝在AFM懸臂上,共聚焦顯微鏡可以檢測NV色心受自旋影響的光致發(fā)光譜(參見左圖原理示意圖)。當(dāng)處于磁場中時(shí),NV色心能級(jí)會(huì)發(fā)生塞曼分裂(Zeeman Splitting)。音叉式AFM針尖通常以非接觸模式工作,并且保持音叉式AFM針尖和樣品之間的距離恒定。NV色心在樣品產(chǎn)生的磁場下會(huì)發(fā)生能級(jí)塞曼分裂,此時(shí),如果用微波照射NV色心,一旦微波的頻率和NV色心的分裂能級(jí)能量差一致(ESR發(fā)生),attoCSFM會(huì)觀察到NV色心的熒光強(qiáng)度有很大下降。通過監(jiān)測NV色心熒光強(qiáng)度,并利用鎖相技術(shù)控制微波頻率,使得其隨針尖移動(dòng)時(shí)始終處于ESR狀態(tài),attoCSFM記錄下針尖位置與相應(yīng)的ESR頻率。通過分析不同位置ESR頻率,樣品磁學(xué)性質(zhì)可以被定性的分析。 |
技術(shù)參數(shù)與特點(diǎn)
+高穩(wěn)定性與低漂移(在大氣環(huán)境中:<10nm/h) +適用不同環(huán)境,從大氣到真空 +鏡頭NA=0.95,收光效率高,工作距離 WD=0.3mm +*自由度(AFM探針、樣品粗位移與精細(xì)掃描器、高NA鏡頭) +樣品粗位移范圍:15×15×15mm3; 樣品精細(xì)位移:20×20×7mm3 +AFM探頭粗位移范圍:15×15×15mm3; 樣品精細(xì)位移:20×20×7mm3 +高NA鏡頭移動(dòng)范圍:在Z方向上可移動(dòng)15mm +可升級(jí)至低溫強(qiáng)磁場磁共振顯微鏡 +光學(xué)測量可選透射式與反射式 |
|
低溫強(qiáng)磁場磁共振顯微鏡
|
組成部分(詳細(xì)技術(shù)參數(shù)見下方attoCSFM英文產(chǎn)品手冊中specifications): 1. 低溫與高真空引線 2. 真空光學(xué)窗口 3. 插桿 4. 超導(dǎo)磁體(可選) 5. 液氦杜瓦瓶 6.低溫物鏡 7. 音叉式AFM探針(Akiyama Probe) 8. 兩套粗位移與精細(xì)掃描系統(tǒng)(分別為AFM與樣品移動(dòng)) 9. 鈦制外殼 |
應(yīng)用案例
下圖為attoCSFM系統(tǒng)測量磁存儲(chǔ)介質(zhì)的結(jié)果(詳見“Nature Nanotechnology 2012, 7, 320-324.”) 。左圖中NV色心與樣品表面距離為70nm左右,結(jié)果表明觀測到的磁存儲(chǔ)介質(zhì)中存在約170nm與65nm的兩種磁比特(magnetic bits,見白色虛線)分布。右圖中NV色心與樣品表面距離為30nm左右,結(jié)果表明該處磁比特的尺寸大約在38nm。
部分用戶列表(排名不分先后)
attocube公司產(chǎn)品以其穩(wěn)定的性能、*的精度和良好的用戶體驗(yàn)得到了國內(nèi)外眾多科學(xué)家的認(rèn)可和肯定,在范圍內(nèi)有超過了130多位低溫強(qiáng)磁場顯微鏡用戶。attocube公司的產(chǎn)品在國內(nèi)也得到了低溫、超導(dǎo)、真空等研究領(lǐng)域科學(xué)家和研究組的歡迎......
北京大學(xué) | 清華大學(xué) | |
中國科技大學(xué) | 南京大學(xué) | |
中科院物理所 | 中科院半導(dǎo)體所 | |
中科院武漢數(shù)學(xué)物理所 | 上海同步輻射中心 | |
中科院上海應(yīng)用技術(shù)物理研究所 | 北京理工大學(xué) | |
復(fù)旦大學(xué) | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) | |
|
|
|