近年來，隨著量子傳感 (ODMR)、二維材料磁體和斯格明子等突破性技術(shù)和材料的廣泛應(yīng)用，對閉環(huán)低溫恒溫器在振動穩(wěn)定性、納米橫向分辨率和可變磁場方面的要求越來越高。為此，德國attocube公司研發(fā)并推出了閉式循環(huán)超低振動低溫恒溫器 attoDRY2200。該系統(tǒng)配備專有的超高效減振系統(tǒng)、可供選擇的矢量磁體以及自動化、用戶友好化的可變溫度控制，是先進(jìn)掃描探針顯微測量的優(yōu)質(zhì)選擇。

attoDRY2200提供從室溫300K到極低溫度1.65K的全自動冷卻，也可以達(dá)到介于室溫和低溫之間的其他溫度。整個系統(tǒng)的初始冷卻時間約為15-20小時，而樣品交換期間的周轉(zhuǎn)時間約為5-8小時。此外，該系統(tǒng)還配有自動磁場控制，使超導(dǎo)矢量磁體在整個溫度范圍內(nèi)都能輕松獲得最大磁場。設(shè)備全新的集成觸摸屏可以方便地設(shè)置所需的磁場 (B) 和溫度 (T)，無需使用額外電腦。

圖1. 用于超靈敏掃描探針顯微測量的頂部進(jìn)樣超低振動低溫恒溫器attoDRY2200。

通過多功能應(yīng)用程序編程接口，attoDRY2200可以輕松實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的測量方案，例如磁場和溫度的可編程掃描。 頂部裝載設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)快速、輕松的樣品更換，同時提供直徑 49.7 毫米的寬敞樣品空間。

閉式循環(huán)低溫恒溫器 attoDRY2200 采用特殊的超低振動測量平臺，可用于低溫掃描探針實(shí)驗(yàn)，無需使用任何液氦。此外，該系統(tǒng)還配備了附加的阻尼系統(tǒng)，可以非常有效地將脈沖管冷頭產(chǎn)生的機(jī)械振動與樣品空間解耦。Attocube公司通過大量的實(shí)驗(yàn)證明，其掃描探針顯微鏡在attoDRY2200中的橫向穩(wěn)定性非常高（參見圖2）。這使得在attoDRY2200內(nèi)進(jìn)行低溫原子力顯微鏡測量時，橫向分辨率與之前在基于液氦的變溫磁體低溫恒溫器中測得的結(jié)果相匹配，甚至更優(yōu)。attoDRY2200 為二維材料、疇壁、多鐵性或納米結(jié)構(gòu)超導(dǎo)樣品等熱門科研課題的超靈敏掃描探針顯微測量鋪平了道路。

attoDRY2200部分測試結(jié)果

轉(zhuǎn)角雙層石墨烯 (tBLG) 的高分辨率莫爾圖案

為了對 attoDRY2200 的性能進(jìn)行基準(zhǔn)測試，廠家對轉(zhuǎn)角雙層石墨烯 (tBLG) 進(jìn)行了導(dǎo)電探針AFM (ct-AFM) 測量。在圖2的樣品中，兩個石墨烯材料扭轉(zhuǎn) 0.8° 的角度，產(chǎn)生 18 nm的莫爾超晶格常數(shù)。測量結(jié)果清楚地顯示了這種莫爾超晶格的橫向分辨率至少為兩個超晶格節(jié)點(diǎn)之間距離的一半，即在本案例中為 9 nm。

圖2：轉(zhuǎn)角雙層石墨烯 (tBLG) 的高分辨率莫爾圖案。

振動噪音與液氦低溫恒溫器相當(dāng)

圖3為attoDRY2200振動噪音與液氦低溫恒溫器的對比，結(jié)果表明前者優(yōu)于后者。 tBLG的ct-AFM 圖像在液體環(huán)境中甚至噪聲更大，這證實(shí)了 attoDRY2200 具有出色的減振性能。該測試中的樣品由Jia Cheng Zhu 和 Kin Fai Mak（美國康奈爾大學(xué)）提供，attoLIQUID2000 低溫恒溫器由Istvan Kezsmarki（德國奧格斯堡大學(xué)）提供。

圖3. attoDRY2200振動水平與液氦低溫恒溫器相當(dāng)

1.8 K 至 300 K 的超靈敏測量（hBN/石墨烯）

attoDRY2200 是一款可變溫度低溫恒溫器，在所有溫度下均可提供最大磁場。此外，它還具有在整個溫度范圍內(nèi)超低振動的特點(diǎn)。其中一個例子是70 K下hBN/石墨烯雙層異質(zhì)結(jié)的ct-AFM 掃描（圖4）。從圖4中可以看到超晶格常數(shù)為15 nm的高分辨率莫爾圖案，橫向分辨率至少為 7.5 nm。

圖4. attoDRY2200在70K溫度超靈敏測量hBN/石墨烯異質(zhì)結(jié)

超靈敏量子傳感

氮空位磁力測定 (NVM) 是一種磁成像技術(shù)，通過雜散磁場的光學(xué)檢測提供終丶極磁場靈敏度。NV傳感器是單個原子大小的磁偶極子，因此具有非常高高的傳感潛力，但實(shí)際上，這種潛力只能在非常穩(wěn)定的環(huán)境中才能發(fā)揮。attoDRY2200 是一款提供超低振動環(huán)境的干式低溫恒溫器，這對于低溫 NVM (LT-NVM) 來說至關(guān)重要。

圖5演示了attoDRY2200 在超靈敏量子傳感方面的性能。圖中展示了溫度2.8K時 Ir/Fe/Co/Pt 多層磁域的高光譜 NVM 圖像（樣本由新加坡 A*STAR 的 Anjan Soumyanarayanan 教授提供），測量中使用了QZabre公司的商業(yè) NV色心探針。值得注意的是，該測量是在低溫下進(jìn)行 LT-NVM 測量，其中使用了將微波天線集成在同一芯片載體中的 NV色心探針，為超靈敏低溫量子傳感提供了特殊的緊湊性和用戶友好性。

圖5. attoDRY2200在70K溫度超靈敏測量hBN/石墨烯異質(zhì)結(jié)

attoDRY2200主要技術(shù)特點(diǎn)：

? 超低振動、基于脈沖管的閉環(huán)低溫恒溫器，專為掃描探針顯微鏡應(yīng)用而設(shè)計(jì)

? 磁場范圍：0...9T ( 可選12T，9T-3T，9T-1T-1T矢量磁體等)

? 寬溫度范圍（1.8 K…300 K）

? 通過 eNSPIRE 電子設(shè)備進(jìn)行自動化控制，實(shí)時繪圖，多功能接口

? 可選顯微鏡：AFM/CFM(NV色心研究），AFM（接觸式與非接觸式）, CFM

? 樣品定位范圍：5×5×4.8 mm³

? 掃描范圍: 50 μm ×50 μm@300 K, 30 μm ×30 μm@4 K

? 商業(yè)化探針

? 可集成升級 MFM，PFM, ct-AFM, cryoRAMAN, atto3DR等功能

圖6：低振動無液氦磁體與恒溫器—attoDRY系列，超低振動是提供高分辨率與長時間穩(wěn)定光譜的關(guān)鍵因素。

相關(guān)產(chǎn)品

1、低震動無液氦磁體與恒溫器-attoDRY