近期凝聚態(tài)物理各個(gè)領(lǐng)域有了進(jìn)一步深入的發(fā)展，科學(xué)家對(duì)低于100mK的低溫溫區(qū)的量子光學(xué)，量子光學(xué)機(jī)制以及其他測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生了大興趣。 例如，量子共振器與量子點(diǎn)、鉆石中單個(gè)自旋或者高度整潔的光學(xué)腔的耦合效應(yīng)研究;單分子質(zhì)量探測(cè)到單電子自旋的磁共振力研究;利用共振熒光光譜探測(cè)單個(gè)量子點(diǎn)、光電導(dǎo)率、 Kondo激子以及對(duì)自旋冷卻與核化的研究;光學(xué)探測(cè)磁共振對(duì)磁學(xué)成像的研究等各種低溫實(shí)驗(yàn)在近期變得可能。
目前，在干式稀釋制冷機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)以上各種低溫實(shí)驗(yàn)包括自由光路共聚焦光學(xué)研究已經(jīng)成為可能。德國(guó)attocube公司一直以來保持與科學(xué)家的親密合作關(guān)系，不斷為量子光學(xué)領(lǐng)域提供新的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來保證科學(xué)家們進(jìn)行具有突破性的研究?！ ?/p>
圖1 attoAFM/CFM低溫強(qiáng)磁場(chǎng)原子力/共聚焦顯微鏡示意圖
近期，德國(guó)attocube公司與萊頓(Leiden Cryogenics)公司以及瑞士Prof. Patrick Maletinsky課題組合作推出了mK干式稀釋制冷機(jī)適用低溫強(qiáng)磁場(chǎng)原子力/共聚焦顯微鏡(參見圖1)。該系統(tǒng)在瑞士巴塞爾持續(xù)為量子傳感器以及mK成像研究提供幫助。設(shè)備采用了進(jìn)樣的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，為快速進(jìn)行樣品與探針的更換提供了保證。底部進(jìn)樣一般需要24-28小時(shí)，而進(jìn)樣更換樣品只需8小時(shí)。該關(guān)鍵設(shè)計(jì)使得低溫掃描探針顯微鏡實(shí)驗(yàn)變得更加具有時(shí)間效率?！ ?/p>
圖2 attoAFM III音叉式原子力顯微鏡在62mK時(shí)測(cè)量20nm高度微結(jié)構(gòu)形貌(左);
attoAFM/CFM原子力/共聚焦顯微鏡在60mK測(cè)試微結(jié)構(gòu)形貌(右)
值得欣喜的是，經(jīng)過在萊頓干式稀釋制冷機(jī)系統(tǒng)內(nèi)測(cè)試，attoAFM/CFM原子力/共聚焦顯微鏡能在低溫環(huán)境下獲得優(yōu)良的形貌圖(圖2)。不僅限于萊頓干式稀釋制冷機(jī)， attocube公司還在BluFors Cryogenics公司的干式稀釋制冷機(jī)內(nèi)進(jìn)行測(cè)試并且獲得良好結(jié)果(圖3)。
圖3 attoAFM I原子力顯微鏡在40mK時(shí)測(cè)量微結(jié)構(gòu)形貌(左);
attoAFM/CFM原子力/共聚焦顯微鏡在55mK測(cè)試微結(jié)構(gòu)形貌(右)
attoAFM/CFM低溫強(qiáng)磁場(chǎng)原子力/共聚焦顯微鏡具有共聚焦顯微鏡功能，使用的attoCFM I外置光學(xué)頭坐落在樣品插桿的上方。雖然樣品在磁場(chǎng)中心并且距離光學(xué)窗口有較長(zhǎng)距離，但是該光學(xué)頭允許設(shè)備進(jìn)行正常的所有共聚焦光學(xué)實(shí)驗(yàn)。 attoCFM I光學(xué)頭具有多路光學(xué)通道，具備容易調(diào)節(jié)與長(zhǎng)期高度穩(wěn)定等特點(diǎn)。
