磁性材料的顯微觀測(cè)有助于材料的微觀結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理的研究。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，磁性材料研究的尺度已經(jīng)趨向于亞微米級(jí)甚至納米級(jí)。因此，超高分辨率和超高靈敏度的測(cè)試非常有助于這類(lèi)尺寸材料的研究。

       源于蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院自旋物理實(shí)驗(yàn)室的Qzabre公司，結(jié)合多年的NV色心磁測(cè)量技術(shù)與掃描成像技術(shù)研發(fā)出了基于NV色心的超分辨量子磁學(xué)顯微鏡QSM和NV色心探針。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度和高分辨率的磁學(xué)成像，并且可以實(shí)現(xiàn)定量的磁學(xué)分析，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不會(huì)對(duì)待測(cè)樣品有擾動(dòng)，在磁學(xué)顯微成像上有著顯著的優(yōu)勢(shì)。

超高分辨率、超高靈敏度的量子磁學(xué)顯微鏡！

       Qzabre公司自主研發(fā)的基于NV色心的超分辨量子磁學(xué)顯微鏡QSM集高性能、友好性、靈活性于一身，使其成為研究納米尺度磁現(xiàn)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?？煽康男阅?。QSM顯微鏡采用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的低漂移設(shè)計(jì)，具有高精度閉環(huán)掃描、大范圍測(cè)量、高效率光學(xué)測(cè)量、直觀的用戶(hù)界面和簡(jiǎn)單的針尖更換等優(yōu)勢(shì)。

基于NV色心的超分辨量子磁學(xué)顯微鏡外觀圖（左）和內(nèi)部構(gòu)造圖（右）

       相比于傳統(tǒng)的顯微觀測(cè)設(shè)備如克爾顯微鏡（分辨率~300 nm），磁力顯微鏡MFM(分辨率~50 nm )，該設(shè)備除了擁有優(yōu)于30 nm的磁學(xué)分辨率外，還可以進(jìn)行樣品表面磁場(chǎng)大小的定量測(cè)試，而且NV色心作為單自旋探針, 所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不會(huì)對(duì)待測(cè)樣品有擾動(dòng)，在磁學(xué)顯微成像上有著顯著的優(yōu)勢(shì)。

典型應(yīng)用

更耐用、更靈敏、可定制化的NV色心探針！

       傳感器針尖是任何掃描氮空位 (NV) 系統(tǒng)的核心，也是決定設(shè)備性能的關(guān)鍵因素。Qzabre對(duì)傳感器針尖進(jìn)行不斷改進(jìn)，使其更具光亮、堅(jiān)固和高性能。金剛石部分與音叉相連，可以為原子力顯微鏡的操作提供力反饋，整個(gè)組件安裝在陶瓷芯片上，具有操作簡(jiǎn)便，性能優(yōu)異，隨時(shí)可用等特性。

基于陶瓷基片的NV色心探針

       在與 NV 軸對(duì)齊的磁偏置場(chǎng)下，每個(gè)掃描針尖都具有嚴(yán)格的特性。標(biāo)準(zhǔn)<100>探頭的靈敏度分為七個(gè)等級(jí)。也可以根據(jù)客戶(hù)需要，定制各種不同類(lèi)型的探針。

不同靈敏度的NV色心探針（標(biāo)準(zhǔn)<100>探針）

       在 NV 實(shí)驗(yàn)中，磁雜散場(chǎng)的測(cè)量總是投射到 NV 軸上。該軸線取決于制作針尖的金剛石晶體取向。最常見(jiàn)的切割方法是<100>，其 NV 方向與法線成 54.7°。

       針對(duì)特定應(yīng)用，我們還提供平面內(nèi)和平面外取向的針尖。由于信號(hào)會(huì)隨著離軸磁場(chǎng)的增加而減弱，因此這兩種針尖非常適用于在較高磁偏壓下的測(cè)量。平面外針尖也可用于消除方向。

不同取向的NV色心探針

       為了便于操作，Qzabre將金剛石針尖集成在一個(gè)即插即用的傳感器芯片上。極小厚度的載體設(shè)計(jì)確保了傳感器可以安裝在垂直空間狹小的顯微鏡中，同時(shí)可以根據(jù)要求定制金剛石探針的傾斜度。陶瓷芯片載體上的尺寸和接觸饋線與Akiyama探針的基底面兼容。整個(gè)傳感器芯片可兼容真空和低溫環(huán)境。另外可根據(jù)需要提供兩種針尖與 PCB 方向的標(biāo)準(zhǔn)配置：向上和向下。

向上（左）和向下（右）配置的NV色心探針

成功交付于多家國(guó)際科研院所機(jī)構(gòu)！

       Qzabre公司的基于NV色心的超高分辨量子磁學(xué)顯微鏡已在多家國(guó)際院校投入使用，目前在全球范圍內(nèi)已成功交付9套！以下為已成功驗(yàn)收安裝的國(guó)際用戶(hù)名單及部分用戶(hù)驗(yàn)收?qǐng)D。

左）在法國(guó)Jean Lamour研究所交付使用的帶有定制化光路的QSM系統(tǒng)

右）法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心/Thales聯(lián)合物理研究所kim教授與新安裝的QSM系統(tǒng)

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1、基于NV色心的超分辨量子磁學(xué)顯微鏡