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基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜和高性能NV探针再度升级,磁学成像更精准

更新时间:2023-09-25点击次数:409

       磁性材料的显微观测有助于材料的微观结构及其形成机理的研究。随着科学技术的发展,磁性材料研究的尺度已经趋向于亚微米级甚至纳米级。因此,超高分辨率和超高灵敏度的测试非常有助于这类尺寸材料的研究。

       源于苏黎世联邦理工学院自旋物理实验室的Qzabre公司,结合多年的NV色心磁测量技术与扫描成像技术研发出了基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSMNV色心探针。该技术能够实现高灵敏度高分辨率的磁学成像,并且可以实现定量的磁学分析,所产生的磁场不会对待测样品有扰动,在磁学显微成像上有着显著的优势。

超高分辨率、超高灵敏度的量子磁学显微镜!

       Qzabre公司自主研发的基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM集高性能、友好性、灵活性于一身,使其成为研究纳米尺度磁现象的理想工具,在表面的高分辨率和定量磁性分析方面提供了非常可靠的性能。QSM显微镜采用经过验证的低漂移设计,具有高精度闭环扫描、大范围测量、高效率光学测量、直观的用户界面和简单的针尖更换等优势。

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基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜外观图(左)和内部构造图(右)

       相比于传统的显微观测设备如克尔显微镜(分辨率~300 nm),磁力显微镜MFM(分辨率~50 nm ),该设备除了拥有优于30 nm的磁学分辨率外,还可以进行样品表面磁场大小的定量测试,而且NV色心作为单自旋探针, 所产生的磁场不会对待测样品有扰动,在磁学显微成像上有着显著的优势。

典型应用

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更耐用、更灵敏、可定制化的NV色心探针!

       传感器针尖是任何扫描氮空位 (NV) 系统的核心,也是决定设备性能的关键因素。Qzabre对传感器针尖进行不断改进,使其更具光亮、坚固和高性能。金刚石部分与音叉相连,可以为原子力显微镜的操作提供力反馈,整个组件安装在陶瓷芯片上,具有操作简便,性能优异,随时可用等特性。

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基于陶瓷基片的NV色心探针

       在与 NV 轴对齐的磁偏置场下,每个扫描针尖都具有严格的特性。标准<100>探头的灵敏度分为七个等级。也可以根据客户需要,定制各种不同类型的探针。

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不同灵敏度的NV色心探针(标准<100>探针)

       在 NV 实验中,磁杂散场的测量总是投射到 NV 轴上。该轴线取决于制作针尖的金刚石晶体取向。最常见的切割方法是<100>,其 NV 方向与法线成 54.7°。

       针对特定应用,我们还提供平面内和平面外取向的针尖。由于信号会随着离轴磁场的增加而减弱,因此这两种针尖非常适用于在较高磁偏压下的测量。平面外针尖也可用于消除方向。

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不同取向的NV色心探针

       为了便于操作,Qzabre将金刚石针尖集成在一个即插即用的传感器芯片上。极小厚度的载体设计确保了传感器可以安装在垂直空间狭小的显微镜中,同时可以根据要求定制金刚石探针的倾斜度。陶瓷芯片载体上的尺寸和接触馈线与Akiyama探针的基底面兼容。整个传感器芯片可兼容真空和低温环境。另外可根据需要提供两种针尖与 PCB 方向的标准配置:向上和向下。

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向上(左)和向下(右)配置的NV色心探针

成功交付于多家国际科研院所机构!

       Qzabre公司的基于NV色心的超高分辨量子磁学显微镜已在多家国际院校投入使用,目前在全球范围内已成功交付9套!以下为已成功验收安装的国际用户名单及部分用户验收图。

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左)在法国Jean Lamour研究所交付使用的带有定制化光路的QSM系统

右)法国国家科学研究中心/Thales联合物理研究所kim教授与新安装的QSM系统


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