磁体探针台

原子层厚薄的范德瓦尔斯（vdW）磁性材料的发现使得在二维空间中对各种自旋系统中的磁性机制进行基础研究成为可能。由于具有易于制造和多种调控机制的优点，vdW磁体和它们的异质结构有望成为下一代的自旋电子器件候选材料。这种基础研究和技术兴趣的结合激发了人们对新型室温vdW磁体的探索和对已发现材料的磁性机制的研究。 科学家们已经通过多种探测技术在微米尺度对vdW磁体进行了密集研究，如磁光克尔效应显微镜，磁圆二向色性显微镜，反常霍尔效应等。尽管已有许多重要的结果，但这些方法由于存在激光衍射跟电尺寸限制，空间分辨率有限等问题，致使原子层厚薄vdW磁体的纳米尺度特征如磁畴和拓扑结构、自旋结构等大部分研究依旧未经探索。图1. 实验示意图。CrBr3双层膜杂散磁场是用金刚石探针中的单个NV色心探测的。实验在低温恒温器内进行，实验中温度5 K。 科学家已根据磁光致发光和微磁测量中的异常磁滞回线，预测了层状CrBr3中的磁畴，但在真实空间中尚未检测到磁畴结构及其演变。近期，德国斯图加特大学的科学家演示了在低震动无液氦磁体与恒温器内利用金刚石探针对单个NV色心进行了低温扫描磁测量（见图1实验示意图）。通过使用脉冲测量方案，商用金刚石探针获得佳磁场灵敏度约为0.3 μTHz-1/2，微波加热显著降低。该团队还利用该装置定量研究了少数几层CrBr3样品的磁化，并在真实空间中成像了CrBr3双层中的畴结构。研究人员也观察了磁畴的演化及磁畴壁缺陷位置的钉扎和反畴形核。图2.磁畴与饱和磁化强度。 a-b: 在沿着NV色心轴的2 mT外磁场下，CrBr3双层膜杂散磁场和的重建磁化强度图；c: 11 mT外磁场下的磁化强度图。所有图像的比例尺均为1 μm。d-e:图像b和图像c中磁化值的直方图。 杂散磁场可以通过对具有洛伦兹线型的光学探测磁共振曲线(optically detected magnetic resonance，简称ODMR)进行拟合得到。图2a显示了在零磁场下冷却后，在2 mT外磁场下CrBr3双层膜的典型杂散磁场图像，该杂散磁场图清晰地显示了具有明显正负值的磁畴。为了揭示更多细节，该团队还使用反向传播协议把杂散磁场图转为重建磁化强度图（见图2b）。图2b清楚地显示了磁畴结构，具有正电荷（负）值表示磁化方向平行（反平行）外磁场。通过增加外部磁场，样品可以化，图2c显示了在11 mT外部磁场下测得的磁化图像。饱和磁化强度可以通过图2d-e中的两个磁化图像的统计数据来计算，通过分析数据饱和磁化强度值分别为~26(−28）和~26μBnm−2，μB为玻尔磁子。 图3. 外加磁场变大时磁畴的演化。a-g: 沿NV色心轴分别施加2、2.5、3、3.5、4、5和6 mT外磁场下连续测量的磁化图像。图像g中的比例尺为1 μm。h-i: 图e和g中虚线框所示样品区域的磁化图像。j： 从图a–g磁化图像中提取的初始磁化曲线。 除了说明二维磁体的磁畴结构，基于NV色心的磁学成像测量可以使科学家能够更详细地研究这些系统中的磁化机制。多畴铁磁体通常通过反畴的形核及畴壁运动，反转其磁化方向。材料中的缺陷会改变磁畴壁的能量，从而影响磁畴壁的运动。图3a–g显示了样品在零磁场下退磁并冷却后，将磁场从2 mT增加到6 mT的情况下获得的磁化图像。从图中可以看到正（负）畴的面积随着磁场的增大而增大（缩小），随着畴壁向负畴移动。负畴在完全消失之前变得非常小，磁化图像图3g中显示了接近几十个纳米直径的磁化点。为了在机理上验证钉扎效应可主导矫顽力，作者提取了样品的初始磁化曲线（见图j）。当磁场2 mT时平均渗透率非常低，当磁场大于2 mT时，其显著增加（参见图3j中的蓝色条），这与钉扎效应的行为主导了初始磁化的结果一致。 另外，在其他不同层数的CrBr3样品中也观察到类似的磁畴结构和畴壁钉扎。通过测量三层CrBr3样品在不同激光功率下的畴结构和磁性，表明激光加热效应可以忽略不计。综上所述，利用低震动无液氦磁体与恒温器内低温NV色心探针，作者通过定量绘制杂散磁场图研究了CrBr3样品中的磁畴，测定了双层CrBr3的磁化强度并在实空间观察到了磁畴的演化。 低震动无液氦磁体与恒温器内NV色心技术的高空间分辨率使磁共振成像成为可能，并可定位钉住畴壁并使反向畴成核的缺陷位置。该工作突出了低温恒温器内NV色心技术是未来探索二维磁体中纳米尺度特征的一种定量探测手段。图4. attoDRY2200低震动无液氦磁体与恒温器，适用于低温NV色心研究 attoDRY2200低温恒温器以及可选显微镜主要技术特点：-温度范围：1.8K ..300 K-磁场范围：0...9T (取决于磁体, 可选12T，9T-3T矢量磁体等)-Z方向振动噪音：AFM噪音 (工作带宽=195Hz) 100pm-可选显微镜：AFM/CFM(NV色心研究），AFM（接触式与非接触式）, CFM-样品定位范围：5×5×4.8 mm3-扫描范围: 50×50 μm2@300 K, 30×30 μm2@4 K -商业化探针-可升 MFM，PFM, ct-AFM, cryoRAMAN, atto3DR等功能 参考文献：1. Qichao SUN, et al. Magnetic domains and domain wall pinning in atomically thin CrBr3 revealed by nanoscale imaging，Nature Communications 12, 1989 (2021) .

GE医疗天津磁共振生产基地第1000台超导磁体下线 2020年5月22日，天津——今天，GE医疗宣布天津生产基地迎来千台超导磁体的正式下线。这是继2018年初标志性产量的超导磁体下线、2019年启动高端3T磁共振生产线后，天津生产基地在产能与产量上实现的又一里程碑式的跨越。随着此次千台超导磁体的下线，加之高端 3.0T 磁共振全系统生产线完成验收并投入使用，GE医疗天津工厂在国产制造方面得以更多样化的产品交付能力，更好地满足中国及全球市场的多元化需求。 GE医疗天津磁共振生产基地成立后，磁体产能就实现了年均70%以上的增幅（2014-2018），到2019年天津工厂成立5周年之际，磁体产能实现了5年翻十倍。截至目前，在短短不到一年的时间里，GE医疗天津磁共振生产基地的超导磁体年产能已超过预期计划，超导磁体出口从2018年启动，目前出口比例已超过10%，真正实现了立足中国本土、面向全球。 除磁体产能不断提升、并向更广阔的国际市场供货的同时，天津工厂制造的高端3.0T磁共振产品也迅速开始量产。目前，3.0T磁共振产量占GE全球总产量的比例持续上升。公开的第三方市场调研数据显示：2019年，中国超导磁共振市场规模约1500台，而GE医疗天津工厂交付的设备占据约15%的份额，成为目前中国最大的磁共振设备生产基地。 “天津工厂1000台磁体下线的背后，倾注着天津工厂每一位员工的心血，以及跨团队、跨部门的通力协作，更离不开天津市政府、滨海新区及海关等相关机构的大力支持。”GE医疗天津磁共振生产基地总经理陈一鹏表示，“生产高端磁共振，对制造企业的制造工艺、流程操作、质量监测等环节均有极为严格的要求。天津工厂从建成之处就开始布局高端磁共振生产，强大的技术实力和得天独厚的‘智造’理念，让挑战迎刃而解。2018年初，天津工厂搭建了3T磁共振系统集成测试屏蔽间，配备更为完整的液氦回收系统，同时引进了美国研发团队设计的3T系统柜的自动测试系统，超导磁体保温系统组装工装也是由国际领先的供应商专门为3T磁体定制；加上数百项磁体测试内容、百余项磁体测试内容、世界级的测试系统加流程、智能仿真使用场景、冷头装配视觉辅助系统等工具，不断打磨高精尖技术实力，加速智能制造升级，让今天的天津工厂在高端磁共振领域树立起GE医疗国产制造的一面旗帜。未来，GE医疗将秉持矢志耕耘中国医疗事业的初心和长期承诺，继续深入推进本土化战略的落地，为新基建和加速实现智造强国持续贡献一己之力。” 从2014年6月成立至今，GE医疗天津生产基地通过不断加速产品开发与量产、严格执行全球质量控制体系，取得并持续保持卓越质量体系认证的要求，秉承质量第一的理念，融合精益制造和6 sigma，强化质量意识，增强渠道资源和优化供应链，制造高质量的医疗影像诊断产品，已发展成为广受客户认可、也是GE医疗在美国本土以外唯一具有超导磁共振全产品线生产能力的工厂。当前，GE医疗天津工厂的产品线覆盖三大类、十几个产品，包括超导磁体、1.5T 系列产品及3.0T磁共振产品供货海外130多个国家和地区，磁体和磁共振系统的产能持续增长。 GE医疗天津磁共振生产基地正在以持续的技术创新和先进的智能制造理念，带动供应链上下游持续发展，助推高端医械制造强基，让中国制造的世界级品质享誉全世界。

导读：自2017年来，二维磁性在单层材料中的实现使得二维磁性材料受到了大的关注。范德瓦尔斯磁体让我们对二维限下的磁性有了更进一步的了解，不同磁结构的范德瓦尔斯磁体使得实验上探究二维下的磁学模型成为可能。例如，在单层CrI3中发现Ising铁磁，而XY模型的NiPS3在单层限下的磁性会被抑制。除了这些，有着变磁行为的范德瓦尔斯磁体更为有趣，比如在少层CrCl3中由于奇数层存在着未补偿磁矩，使得奇数层存在着spin-flop转变，而偶数层则没有。目前，现存的二维磁性材料非常稀少，这意味着新范德瓦尔斯磁体的发现，不仅仅有助于二维磁性的研究，更是为二维自旋电子学器件的应用提供了材料基础[1]。相比于传统的三维空间结构，二维层状磁性材料因其原子层间较弱的范德华尔斯作用力，能够人为操控其层间堆叠方式，进而有可能影响其磁耦合特性，为新型二维自旋器件的研制提供新思路。然而，堆叠方式与磁耦合间的关联机制仍不甚明晰，需要借助先进的扫描探针技术才能实现在原子层面的直接实验观测。美国RHK公司所提供的先进R9plus扫描探针显微镜控制器可以有效结合课题组自主研发的扫描探针设备，同时给予高效率的扫描控制，从而可以针对二维磁性材料应用领域展开更为深入的研究。本文重点介绍国内课题组灵活运用RHK公司扫描探针控制器，配合自主研发设计的扫描探针设备所开展的一系列国际前沿性二维材料领域的研究工作，其中各研究工作当前已在国际SCI核心学术期刊发表。科学成果的突破，离不开实验技术的不断攻坚克难。复旦大学物理学系教授高春雷、吴施伟团队通过团队自主研发搭建的扫描探针设备创造性地将原位化合物分子束外延生长技术和自旋化扫描隧道显微镜相结合，在原子层面彻底厘清了双层二维磁性半导体溴化铬（CrBr3）的层间堆叠和磁耦合间的关联，为二维磁性的调控指出了新的维度。相关研究成果以 《范德华尔斯堆叠依赖的层间磁耦合的直接观测》（“Direct observation of van der Waals stacking dependent interlayer magnetism”）为题发表于《科学》（Science）主刊，其中复旦大学物理学系博士后陈维炯为作者[2]。图中所示为陈博士与RHK技术总监进行深入的技术探讨，现场摸索优化测试信号，并详细沟通具体的测量细节，为后续高效率提取高质量大数据做准备。 课题组运用自主研制的自旋化扫描隧道显微镜测量技术，结合RHK公司先进的扫描探针显微镜控制器对自主研发实验设备实现测量调控，团队进一步在原子分辨下获取了样品磁化方向的相对变化，从而实现了实验突破，揭秘材料堆叠方式与磁耦合之间的直接关联性。团队以CrBr3双层膜作为主要研究对象和潜在突破口。双层CrBr3间较弱的范德瓦尔斯力赋予层间发生相对转动和平移的“自由”，从而使堆叠方式多样化成为可能。确实，在实验中获得的CrBr3双层膜具有两种不同的转动堆叠结构（H型和R型），分别对应迥异的结构对称性。其中，R型堆叠结构中，双层膜上下两层间同向平行排列，且沿晶体镜面方向作一定平移；H型堆叠结构中，双层膜上下两层之间旋转了180度，反向平行交错排列。这两种结构均是在相应的体材料中从未发现过的全新堆叠结构。至此，团队率先在原子尺度阐明了CrBr3堆叠结构与层间铁磁、反铁磁耦合的直接关联，为理解三卤化铬家族CrX3中不同成员的迥异磁耦合提供了指导。H型和R型堆叠的CrBr3双层膜自旋化扫描隧道显微镜测量 更多精彩案例： 《Nature》子刊：中国科大扭转双层石墨烯重要进展！ 范德瓦尔斯堆叠的双层石墨烯具有一系列新奇的电学性质（例如，电场可调控的能隙、随扭转转角变化的范霍夫奇点以及一维拓扑边界态等）。当双层石墨烯的扭转转角减小到一系列特定的值（魔角）时，体系的费米面附近出现平带，电子在能量空间高度局域，电子-电子相互作用显著增强，出现莫特缘体和反常超导量子物态。另一方面，这些新奇的性质与双层石墨烯体系的扭转角度有着严格的依赖关系，体系层间相互作用随着转角减小会逐渐增强，因此探寻和研究这种层间耦合对理解扭转双层石墨烯的电子结构和物理性质至关重要。中国科学技术大学合肥微尺度物质科学研究中心国际功能材料量子设计中心（ICQD）物理系秦胜勇教授与武汉大学袁声军教授及其他国内外同行合作，利用扫描隧道显微镜和扫描隧道谱，次在双层转角石墨烯体系中发现了本征赝磁场存在的重要证据，结合大尺度理论计算指出该赝磁场来源于层间相互作用导致的非均匀晶格重构。相关研究成果以“Large-area, periodic, and tunable intrinsic pseudo-magnetic fields in low-angle twisted bilayer graphene”为题，于2020年发表于《自然通讯》（Nature Communications 2020,11,371）上[3]。图：小角度双层石墨烯中本征赝磁场的发现。对于转角为0.48度的双层石墨烯，在不加外磁场情况下，实验发现了贋朗道能（图b），理论计算进一步验证了这种贋磁场行为（图c），并估算出贋磁场值大约为6特斯拉（图e）。 该团队系统研究了小角度下（1°）双层石墨烯的电学性质，次证实了由晶格重构导致的本征赝磁场。先，研究人员发现体系中赝磁场导致了低能载流子的能量量子化，并计算出这种本征赝磁场在实空间的分布。研究发现赝磁场的分布并不是均匀的，而是以AA堆叠为中心呈涡旋状，且在AA堆叠边界区域达到大值；另外，该赝磁场的大小随着转角的减小而增大，其分布和大小受到外加应力的调控。该项研究证实，在小角度扭转双层石墨烯中晶格重构导致的赝磁场和强关联电子态存在着内在的关联，层间相互作用对体系的结构重构和性质变化有着非常重要的影响。这一现象可以推广到其他范德瓦尔斯堆叠的二维材料体系中。这项工作同时表明，具有本征赝磁场的小角度扭转双层石墨烯是实现量子反常霍尔效应的一个可能平台，为研究二维材料的性质和应用提供了新的思路。RHK公司提供的R9plus扫描探针显微镜强有力的为国内自主研发技术提供有力保障，除了在科研领域内重点关注的二维材料发挥重要作用以外，也对国内其它相关扫描探针设备研发领域课题组提供技术支持。中国科学技术大学陆轻铀教授团队与中国科学院强磁场科学中心、新加坡国立大学等单位合作，利用扫描探针控制器实现了高精度的磁力显微镜观察表征，报告了在超薄BaTiO3/SrRuO3 (BTO/SRO)双层异质结构中发现铁电体（FE）驱动的、高度可调谐的磁性斯格明子。在BTO中，FE驱动的离子位移可以穿过异质界面，并继续为多个单元进入SRO。这种所谓的FE邻近效应已经在不同的FE/金属氧化物异质界面中得到了预测和证实。在BTO/SRO异质结构中，这种效应可以诱导相当大的DMI，从而稳定强大的磁性物质。此外，通过利用BTO覆盖层的FE化，可以实现对斯格明子性质的局部、可逆和非易失性控制。这种铁电可调的斯格明子系统为设计具有高集成性和可寻址性的基于斯格明子的功能设备提供了一个潜在的方向。相关成果以题为“Ferroelectrically tunable magnetic skyrmions in ultrathin oxide heterostructures”发表在了Nat. Mater.上[4]。B20S5样品中磁性斯格明子的磁力显微镜表征 除此之外该课题组也对二维过渡金属硫化物材料MoTe2温度依赖的表面STM图像、电子结构、晶格动力学和拓扑性质进行了研究。研究结果以Uniaxial negative thermal expansion and band renormalization in monolayer Td-MoTe2 at low temperature为题，发表在美国物理学会杂志《物理评论B》上。该工作为二维过渡金属硫化物材料MX2的低温研究、实验制备和器件开发提供了直接的理论支持，其揭示的MoTe2低温下反常物性的内在物理机制对其它具有内在MX2八面体结构畸变的二维材料同样具有参考价值[5]。学术工作之外，该课题组在仪器设备研发方面也取得了优异的成果，课题组在国际上次研制成功混合磁体端条件下原子分辨扫描隧道显微镜（STM），相关研究成果发表在显微镜领域著名期刊Ultramicroscopy和著名仪器刊物Review of Scientific Instruments上。此工作利用混合磁体搭配RHK公司扫描探针设备开展原子分辨成像研究，对于突破当前超强磁场下只能开展输运等宏观平均效果测量的瓶颈，进入到广阔的物性微观起源探索领域，具有标志性意义。同时，课题组又针对超强磁场下的生物分子高分辨成像，搭建了一套室温大气环境下的分体式STM。该系统将一段螺纹密封式胶囊腔体通过一根长弹簧悬吊于混合磁体中心，并将STM核心镜体悬吊于胶囊腔体内用以减弱声音振动干扰。经测试，该STM在27.5特斯拉超强磁场下依然保持原子分辨。由于没有真空、低温环境的保护，搭建混合磁体超强磁场、超强振动和声音环境下的室温大气STM难度更大。此前，国际上还未曾报道过水冷磁体或混合磁体中的室温大气STM[6]。混合磁体STM系统：（a）混合磁体照片；（b）混合磁体STM系统简图；（c）STM镜体；（i-iv）分别为0T、21.3T、28.3T、30.1T磁场强度下石墨的原子分辨STM图像。 参考文献：1. Peng, Y., et al., A Quaternary van der Waals Ferromagnetic Semiconductor AgVP2Se6. Advanced Functional Materials, 2020. 30(34): p. 1910036.2. Chen, W., et al., Direct observation of van der Waals stacking-dependent interlayer magnetism. Science, 2019. 366(6468): p. 983-987.3. Shi, H., et al., Large-area, periodic, and tunable intrinsic pseudo-magnetic fields in low-angle twisted bilayer graphene. Nat Commun, 2020. 11(1): p. 371.4. Wang, L., et al., Ferroelectrically tunable magnetic skyrmions in ultrathin oxide heterostructures. Nat Mater, 2018. 17(12): p. 1087-1094.5. Ge, Y., et al., Uniaxial negative thermal expansion and band renormalization in monolayer Td?MoTe2 at low temperature. Physical Review B, 2020. 101(10).6. Meng, W., et al., 30 T scanning tunnelling microscope in a hybrid magnet with essentially non-metallic design. Ultramicroscopy, 2020. 212: p. 112975.

4月，中科院电工研究所王秋良研究组与宁波健信机械有限公司合作，成功研制出国内首台0.7T开放式核磁共振成像用超导磁体系统。　　该系统由上、下2个大分离间隙的超导磁体系统与复杂形状的铁轭组成，以1台GM制冷机实现系统的液氦零挥发，具有自适应平衡结构克服超导线圈与铁轭之间的巨大电磁力，带铁轭的超导磁体构成磁回路，有效屏蔽磁场的发散(5高斯线小于4m)，系统成本降低和磁场均匀度提高。　　开放式核磁共振成像系统具有开放度大，便于实现介入治疗与治疗一体化的特点，能够达到实时监控与减少患者幽闭症的效果。目前开放式核磁共振成像系统主要为永磁型核磁共振成像系统，中心场强度最大0.5T。0.7T开放式超导磁体核磁共振成像系统造价低于0.35T永磁磁共振系统，采用液氦零挥发技术极大减小了液氦的消耗量，具有结构简单紧凑、磁场强度和均匀度高、可操控性好、运行平稳可靠、磁场连续可调、节能、经济、环保等优点，性价比突出。　　研制成功的0.7T开放式核磁共振超导磁体系统与梯度线圈、射频线圈和图像处理软件系统等构成的开放式核磁共振系统将由宁波健信机械有限公司进行产业化生产，预计产值达到10亿元人民币以上。该系统的成功研制提升了我国在超导磁体技术产业化和高性能医疗核磁共振成像装备方面的能力和水平，具有良好的经济、社会效益。

p　　8月18 日，由潍坊新力超导磁电科技有限公司自主研发的全球首台3.0T/850型核磁共振分子成像超导磁体样机获得成功。由中国科学院院士叶朝晖等组成的权威专家检测组表示，该磁体各项指标均满足于3.0T核磁共振系统高质量成像要求，达到国际先进水平，在临床应用及医疗科研方面具有重大的现实意义。它的问世不仅打破了国外技术长期垄断，也标志着我国高端医疗影像装备研发已走在世界前列。/pp　　核磁共振分子成像超导磁体是核磁共振系统中最核心的部件，其磁场强度、稳定度、均匀度对系统形成的图像影响较大。850型超导磁体专为亚洲人体型设计，室温孔径850mm，磁体重量6000公斤，液氦容量1000L,中心场强达到3.0± 0.015T(特斯拉)，磁场均匀度≤10ppm，应用于3.0T核磁共振系统上可进行全身各部位高质量扫描，是目前世界上最先进的高端医疗影像设备之一。相比传统的1.5T核磁共振系统，具有成像速度快、图像质量高、扫描噪音小等明显的技术优势，使患者可得到最快捷、最精准的诊断，为疾病的有效治疗赢得宝贵时机。/pp　　该磁体是山东省重点研发计划项目。据国家磁电与低温超导磁体应用产业技术创新战略联盟理事长、潍坊新力超导磁电科技有限公司董事长王兆连介绍，磁体设计了先进的低温系统，可达到液氦零挥发，大大降低了设备使用成本和维护费用。同时，磁体还设计了监控模块功能，可有效监控磁体4K压力、液位等运行数据，以确保磁体安全运行。/p

Zweckstetter 教授（左）和Griesinger 教授与位于哥廷根马普所的1.2 GHz 磁体。 GHz 级核磁共振为功能结构生物学和疾病生物学的发现和新见解打开了新的科研之窗。 美国马萨诸塞州比勒里卡（2021年1月7日报道）布鲁克近期宣布，现在全球共有三家世界领先的机构正在利用2020年安装的新型布鲁克超高场核磁共振（NMR）波谱仪加快对功能结构生物学和人类疾病的研究。 新型的GHz 级核磁共振技术使高级研究能够在接近生理条件下以原子分辨率获得固有无序蛋白（IDPs）以及具有关键固有无序区域（IDRs）的部分结构蛋白的结构、功能和结合信息。例如，这些新的技术和方法能力现在加快了对病毒-宿主相互作用和病毒复制以及与神经退行性疾病有关的蛋白质的研究。具有3个关键IDR的新冠肺炎病毒核壳（N）蛋白的结构。 最近，德国哥廷根的马克斯-普朗克生物物理化学研究所安装了一台1.2 GHz 核磁共振波谱仪，使他们的研究团队能够对新冠肺炎病毒核壳蛋白（N）提出新的见解；这台波谱仪也将有助于对帕金森氏症和阿尔茨海默氏症进行更深层次的分子理解。以1.2 GHz 的场强获得的新冠肺炎病毒核壳（N）蛋白部分无序的XL-Alsofast NMR数据 布鲁克的1.2 GHz 核磁共振磁体采用了一种新型混合技术，在低温超导体外层插入高温超导体 (HTS) 嵌件。Ascend™ 1.2 GHz 磁体是稳定、均质、标准孔径 (54 mm) 的磁体，适合高分辨率和固态核磁共振。 马克斯-普朗克研究所（MPI）和德国神经退行性疾病中心（DZNE）的科学家们利用超高场核磁共振技术表明，当病毒进入宿主细胞时，新冠肺炎病毒核壳（N）蛋白和宿主核糖核酸（RNA）共同凝结成类似于无膜细胞器的微小液滴。这种在宿主细胞胞质内的快速液相-液相分离（LLPS）是IDPs 和IDRs 的特有能力，对病毒如何复制有了新的认识，为药物开发提供了新的靶点。 哥廷根马克斯-普朗克生物物理化学研究所所长兼科学成员Christian Griesinger 教授评论道："新的1.2 GHz 波谱仪将让我们能够对IDPs 的液滴和低聚物进行表征，这些是新冠肺炎、神经退行性疾病和癌症等疾病中的关键标记物，而这些标记物无法使用晶体学或冷冻电镜技术进行研究。" 哥廷根大学教授、德国神经退行性疾病中心组长Markus Zweckstetter 博士补充道："我们在安装新的超高场核磁共振系统后的第一个实验集中在新冠肺炎病毒核冠N-蛋白上，这对病毒与宿主的相互作用和病毒复制生物学具有关键意义。病毒复制机理的液态特性与N 蛋白的许多固有无序区域相结合，使得这项研究非常适合GHz 级核磁共振。" 布鲁克BioSpin 集团总裁Falko Busse 博士表示："今年第四季度在马普所验收这台波谱仪之前，我们在2020年早些时候，已经在佛罗伦萨大学的CERM 和苏黎世联邦理工安装了两台1.2 GHz 核磁共振波谱仪。我们很自豪能够为推动功能结构生物学和先进材料科学的发展提供有利技术。" Busse 博士继续说道："我们也很高兴地宣布，在2020年的12月，布鲁克已经收到了来自苏黎世大学、苏黎世联邦理工学院和巴塞尔大学生物中心三家机构联合申请的、第二个来自瑞士的1.2 GHz 系统的订单。在2021年，布鲁克预计将安装4-5个 GHz级的核磁共振波谱仪，这是建立在我们2020年实力提升的基础之上的。"

作者：郑金武 来源：中国科学报近日，中科院电工研究所研究员、中国科学院院士王秋良团队成功研制出9.4特斯拉（T）超高场人体全身磁共振成像超导磁体。在此前召开的技术成果鉴定会上，与会专家一致认为，这项成果达到国际领先水平，打破了国外对该技术的垄断。目前，国际上仅有英国特斯拉工程有限公司掌握该项技术，并已在全球装机5台。美欧等国的科研机构利用该磁体装配的磁共振成像设备，在生物医学研究领域取得了多项突破性进展。9.4T超高场人体全身磁共振成像超导磁体为当前高端医疗超高场磁共振成像设备的核心组成部分。与常规临床应用的1.5T和3.0T超导磁共振成像设备相比，9.4T超高场磁共振成像具备显著的优势。例如，能获得更高信噪比、更高分辨率的检测图像；成像速度更快；可对人体内含量较低的钠（23Na）、磷（31P）、碳（13C）、氧（17O）等成分进行成像。该设备可用于开展人体代谢、脑认知科学、神经科学等前沿科学领域的研究，还可用于帕金森症、阿尔兹海默症等神经退行性疾病以及恶性肿瘤的早期诊断。用于人体全身成像的9.4T超高场磁共振成像超导磁体，需要在800mm的大孔径内提供高均匀性和高稳定度的强磁场，研制难度极高。为攻克超高场磁共振成像超导磁体研制技术难关，王秋良团队以“十年磨一剑”的精神，克服了重重困难，突破了大尺寸超高场超导磁体极限电磁设计和制造等成套核心技术。经权威机构检测，该磁体的中心磁场强度达到9.4559T，室温孔径800.3mm，磁场稳定度0.022ppm/hr，400mm球形成像区域内磁场均匀性峰峰值3.05ppm，且实现了液氦零挥发的长期稳定运行。王秋良（右）团队在工作中。电工所供图9.4T超高场人体全身磁共振成像超导磁体。电工所供图团队表示，这项成果在我国超高场人体磁共振成像磁体技术领域具有里程碑意义，将使我国成为首个掌握该项核心技术的亚洲国家。

中科院高能物理研究所超导磁体工程技术研究中心日前举行了挂牌仪式，我国第一个面向大型超导磁体民用化的创新平台正式在山东潍坊落户。　　大型民用超导磁体在我国尚属空白，最为大家熟悉的就是医疗上使用的核磁共振成像仪，该装置属于技术密集型的全球朝阳产业，但目前我国完全依赖进口，每年约400台，耗资约40亿元人民币。因此，用高能物理所常务副所长王贻芳的话说，超导磁体工程中心成立的重要宗旨之一，“就是要成为我国大型超导磁体技术的创新源泉与产业化先导基地”。　　虽然超导磁体工程中心筹建工作不过才几个月的时间，但高能所在大型磁体民用化与工业化方面的尝试，却已经积累了数年的经验。早在2002年，高能所承担了为北京正负电子对撞机重大改造工程上的北京谱仪研制大型超导磁体的任务，到2007年该项任务成功完成，极大地增强了高能所研制大型超导磁体的自信心。　　王贻芳表示，基础研究和大科学工程长期以来受到国家支持，既是高技术的市场, 也产生了许多新的高技术，我们应将大科学工程中掌握的技术回报给社会。多年来，我国的大型超导磁体民用化领域完全被国外垄断，虽然现在有少数民营企业开始注意到这一点，并力图有所作为，但他们使用的设备、技术，甚至是专家都是从国外引进的，国内在核心技术上尚属空白。　　实际上，这是一个技术要求很高、风险也很高的领域，高能所是我国较少数拥有这种技术实力与积累的科研单位，因此，勇敢地担负这种责任，对他们来说也意味着一种义不容辞的责任。王贻芳说：“国家对基础科学的支持不仅要考虑科学产出，也要考虑社会效益，大科学工程在其研制过程中，会不断衍生出可用于工业生产的新技术，将其转化为生产力，可大大促进国民经济的发展。”　　另一方面，担负这种责任，对该领域的科研人员来说，也部分源自对大型超导磁体在我国几十年曲折发展经历的目睹。从参加挂牌仪式的科研人员，以及工程中心学术委员会成员的年龄结构上看，有一个明显的“断层”：长者多已年逾七十，而此后便是工程中心主任朱自安这一拨四十出头的人，巨大的年龄断层，见证了我国大型超导磁体这一高风险领域在长期发展中的艰辛。而这其中的苦衷，大多只有局内人深知。　　因此，在王贻芳、朱自安等人看来，将这一高科技领域向民用化推进是他们的历史责任。　　与超导工程中心相对应，高能所在山东潍坊的合作单位，山东华特磁电科技股份有限公司成立了一家名为“新力磁电”的子公司，负责超导磁体的产业化工作，如果说超导工程中心是一个民用化平台，新力磁电则是一个产业化的平台。　　尽管这两个平台刚刚搭建，而几年来双方的共同努力已经初见成效，2008年底验收合格的超导除铁器，目前已到了中试的尾声，据朱自安介绍，未来一两个月内可正式投产。目前工程中心的研发重点项目——核磁共振成像仪，也已经顺利地研制出了第一台样机。　　超导磁体民用化的前景相当广阔，涉及节能、环保、健康等诸多领域。超导工程中心下一步要进行的研发项目还包括用于选矿的磁选机，以及用于工业污水处理的水处理器。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "近期，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心陆轻铀课题组在极端与强振动条件下扫描探针显微镜（SPM）研制领域取得新进展，研制成功了国际首个适用于干式超导磁体的插杆式扫描隧道显微镜。相关研究成果发表在显微镜领域期刊Ultramicroscopy上。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "扫描隧道显微镜（STM）作为扫描探针显微镜大家庭的代表，具有实空间的原子分辨率和动量空间的高能量分辨率，并可拓展到丰富的测试条件（低温、强磁场、光场、溶液等），是基础科学研究领域重要且独特的测试手段。但是，STM对外界振动和声音等哪怕很微弱的干扰都异常敏感，所以现有的低温高场STM设备多是基于振动和声音干扰都很弱的湿式（浸泡式）超导磁体来搭建，其弊端也逐渐显现：设备高度依赖液氦的供给，而液氦的供应日趋紧张，运行费用不断增加；此外，一幅高像素的STM谱图往往需要数天乃至数周的连续稳定测量，而湿式超导体通常很难一次性维持如此之久。目前的趋势是由依赖液氦降温至超导态的湿式磁体逐渐转向利用氦循环制冷机（无需补充液氦或氦气的封闭系统）降温的干式磁体，并且已经在很多测试手段（输运测试、核磁共振、样品生长等）中取得应用，但在STM应用领域还属空白，其主要是因为无液氦超导磁体工作时产生的超强振动和声学噪音。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "陆轻铀课题组长期致力于恶劣条件下的STM研制工作，先后研制出适用于狭小空间恶劣环境原子分辨率STM成像的多种高刚性、高稳定压电马达，如GeckoDrive、TunaDriver、PandaDrive和SpiderDrive等及其构筑成的SPM，并在水冷磁体极其恶劣的振动环境下获得了磁场高达27T的石墨原子分辨率STM图像，相关成果发表于Review of Scientific Instruments，Ultramicroscopy，Scanning，Nano Research等。研究组先后获得20余项国家发明专利的授权。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "陆轻铀课题组基于牛津仪器上海Demo实验室提供的8T干式超导磁体TeslatronPT平台，磁体配备的可变温插件（VTI）可实现1.5–300K控温，其样品腔直径为50mm。所研制的插杆式STM系统主要包括：高抗振STM镜体、减震绝热插杆、高性能控制器等。STM镜体采用了SpiderDrivr作为粗步进驱动马达，外径仅15mm，这样可在其外部构建隔音罩并仍能够植入磁体中；插杆则采用二级隔振和多级隔热配重结构，有效地阻止了振动传入和漏热；自行研发的STM控制器单元拥有多带宽和多倍数放大选择，可获得更加优异的扫描控制表现。经过测试，该STM在TeslatronPT平台最高磁场8T和接近最低温度1.6K下给出石墨、NbSe2超导体等样品的高质量原子分辨率图像，并能给出NbSe2在其超导转变温度附近能隙打开过程的隧道电流dI/dV谱。虽然该研究是基于8T干式超导磁体，但技术上也完全适用于更高强磁场的干式超导磁体。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "强磁场中心的孟文杰与王纪浩为论文的共同第一作者，侯玉斌为共同通讯作者，论文署名单位还包括合肥中科微力科技有限公司。该工作受到科技部、国家自然科学基金委、中科院合肥科学中心、中科院科学仪器专项资助。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "　　a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304399118301864" target="_self" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong文章链接/strong/span/a/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/c5edc420-0515-449d-92ca-98dd1ca73878.jpg" title="图（a）插杆式STM模型图；图（b）变温条件下对NbSe2的超导能隙的解析；图（c）0到8T变场过程石墨原子分辨率成像（原始数据）.png" alt="图（a）插杆式STM模型图；图（b）变温条件下对NbSe2的超导能隙的解析；图（c）0到8T变场过程石墨原子分辨率成像（原始数据）.png"//pp style="text-align: justify "图（a）插杆式STM模型图；图（b）变温条件下对NbSe2的超导能隙的解析；图（c）0到8T变场过程石墨原子分辨率成像（原始数据）/p

晶体的机械形变会对其物理性质产生深远的影响。值得注意的是，即使是化学键几何形状很小的修改也可以完全改变磁交换相互作用的大小和符号，从而改变磁基态。来自华盛顿大学的徐晓栋教授课题组通过可以连续原位施加单轴张应力的装置在低温下使二维A型层状反铁磁半导体材料CrSBr产生了高达几个百分点形变。利用该装置，研究者实现了零磁场下应变诱导的可逆反铁磁-铁磁相变，及应变调控的自旋翻转过程。该工作为二维材料的磁性和其他电子态的应变调控创造了机会。该工作于2022年1月20日发表在nature nanotechnology上。该研究中涉及到了多种原位低温光谱的测量。为这些低温光学测量提供高稳定性低温及磁场环境的正是目前光学低温设备中的代表：OptiCool-超全开放强磁场低温光学研究平台和Montana超精细多功能无液氦低温光学恒温器。OptiCool-超全开放强磁场低温光学研究平台Montana超精细多功能无液氦低温光学恒温器全干式系统全自动软件控制，一键变温变场8个光学窗口超大磁场：±7T1.7K~350K全温区控温智能触摸屏，“一键式操作”2小时快速降温（300K-4.2K）5个光学窗口震动稳定性：5 nm助力数百篇发表 ☛ 低温拉曼原位检测应变大小——基于OptiCool的低温拉曼测量研究者利用新的应变装置，通过对压电陶瓷施加电压来原位改变二维材料的单轴应变。为了估算CrSBr的应变大小，研究者比较了在应变区域和远离间隙的非应变区域的拉曼光谱。为此，该团队使用应变片异质结构校准了345 cm−1拉曼峰位(标记为P3)与压电陶瓷所加电压以及应变率之间的关系。校准得到的红移率为~4.2 cm−1每1%应变，与原理计算预测的~4.4 cm−1每1%应变相一致。图1：原位可调应变装置与拉曼测量应变率图2：应变诱导的反铁磁-铁磁相变☛ 低温PL光谱探测CrSBr磁性变化——基于Montana超精细多功能无液氦低温光学恒温器的PL光谱测量由于向RMCD对面外磁性比较敏感，而CrSBr是面内的A型反铁磁结构，因此用RMCD来测量磁性并不是一种好的方法，近期研究发现，激子光致发光（PL）和吸收谱对CrSBr的层间反铁磁和铁磁排列非常敏感。因此该工作中用低温PL光谱研究了CrSBr不同应变下的磁性态。图3：应变诱导的磁相变前后与磁场相关的PL光谱 ☛ 低温RMCD探测CrSBr自旋翻转过程——基于Montana定制型光学恒温器的RMCD测量在对CrSBr二维材料施加面外磁场时，自旋会逐渐翻转至面外方向。研究者发现，应变会导致自旋翻转过程发生剧烈的变化。利用低温限RMCD作为面外磁化的敏感探针，研究者测量了应力对自旋翻转的影响。图4：应变调控的面外磁翻转过程总结在此作中，研究者展示了新的技术手段以用来探测低温下原位可调的单轴应变对二维材料和异质结的影响。利用这一技术，研究者实现了对层状磁性半导体CrSBr磁性能前所未有的控制。研究结果表明利用自旋、电荷、晶格之间特的耦合作用可以用于制造二维器件，例如应力控制的磁阻开关、通过应变导致的磁性态反转对称性破缺实现调控二次谐波，或者零磁场下调控磁隧道结。利用应变的调控还可以扩展到范德瓦尔斯材料之外的其他二维材料、异质结、莫尔超晶格中，为应变调控开辟了广阔的前景。设备简介OptiCool超全开放强磁场低温光学研究平台OptiCool是Quantum Design于2018年2月新推出的超全开放强磁场低温光学研究平台，创新特的设计方案确保样品可以处于光路的关键位置。系统拥有3.8英寸超大样品腔、双锥型劈裂磁体，可在超大空间为您提供高达±7T的磁场。多达7个侧面窗口、1个部超大窗口方便光线由各个方向引入样品腔，高度集成式的设计让您的样品在拥有低温磁场的同时摆脱大型低温系统的各种束缚。OptiCool是全干式系统，启动和运行只需少量氦气。全自动软件控制实现一键变温、一键变场、部窗口90°光路张角让测量更便捷；控温技术让控温更智能；新型磁体结合了超大均匀区与超大数值孔径。OptiCool让低温光学实验无限可能。OptiCool技术特点：▪ 全干式系统：完全无液氦系统，脉管制冷机。▪ 8个光学窗口：7个侧面窗口，1个部窗口；可升底部窗口▪ 超大磁场：±7T▪ 超低震动：10 nm 峰-峰值▪ 超大空间：Φ89 mm×84 mm▪ 控温：1.7K~350K全温区控温▪ 新型磁体：同时满足超大磁场均匀区、大数值孔径的要求。▪ 近工作距离：可选3 mm工作距离窗口或集成镜头方案Montana超精细多功能无液氦低温光学恒温器全球知名光学恒温器制造商Montana Instruments多年来为低温光学、量子信息等领域提供性能的光学恒温器而广受好评。作为低温光学恒温器的旗舰产品，Montana Instruments近推出了全新型号CryoAdvance系列。该系列的目标是助力科技工作者在先进材料和量子信息领域研究研究方面更进一步。CryoAdvance 50新特色▪ 自动控制：全新智能触摸屏系统，“一键式操作”，实时显示温度、稳定性、真空度等多种指标。▪ 模块化设计：多种配置可选，快速满足各种实验需求，后续升简单。▪ 多通道设计：基本配置已包含光学窗口+直流电学+高频电学通道。▪ 稳定性设计：新设计在变温和振动稳定性上进一步优化。CryoAdvance 50主要参数▪ 自动控温：3.2K - 350K 样品台▪ 温度稳定性：10mK（峰-峰值）▪ 震动稳定性：5 nm（峰-峰值）▪ 降温时间： 300K-4.2K ~2小时▪ 样品腔空间：Φ53 mm ×100 mm▪ 光学窗口：5个光学窗口，可选光纤引入▪ 水平光路高度：140 mm▪ 窗口材料：多种材质可选▪ 基本电学通道：20条直流通道。▪ 接口面板：双RF接口+25DC接口

近日，中科院电工研究所王秋良院士团队成功研制出9.4特斯拉（T）超高场人体全身磁共振成像超导磁体。在近期召开的技术成果鉴定会上，与会专家一致认为，这项成果达到国际领先水平，打破了国外对该技术的垄断。 目前，国际上仅有英国特斯拉工程有限公司掌握该项技术，并已在全球装机5台。美欧等国的科研机构利用装配该磁体的磁共振成像设备，在生物医学研究领域取得了多项突破性进展。 9.4T超高场人体全身磁共振成像超导磁体为当前高端医疗超高场磁共振成像设备的核心组成部分。与常规临床应用的1.5T和3.0T超导磁共振成像设备相比，9.4T超高场磁共振成像具备以下优势：能获得更高信噪比、更高分辨率的检测图像；成像速度更快；可对人体内含量较低的钠（23Na）、磷（31P）、碳（13C）、氧（17O）等成分进行成像。该设备可用于开展人体代谢、脑认知科学、神经科学等前沿科学领域的研究，还可用于帕金森症、阿尔兹海默症等神经退行性疾病以及恶性肿瘤的早期诊断。 用于人体全身成像的9.4T超高场磁共振成像超导磁体，需要在800mm的大孔径内提供高均匀性和高稳定度的强磁场，研制难度极高。为攻克超高场磁共振成像超导磁体研制技术难关，研究团队以“十年磨一剑”的精神，克服了重重困难，突破了大尺寸超高场超导磁体极限电磁设计和制造等成套核心技术。经权威机构检测，该磁体的中心磁场强度达到9.4559T，室温孔径800.3mm，磁场稳定度0.022ppm/hr，400mm球形成像区域内磁场均匀性峰峰值3.05ppm，且实现了液氦零挥发的长期稳定运行。 这项成果在我国超高场人体磁共振成像磁体技术领域具有里程碑意义，也让我国成为首个掌握该项核心技术的亚洲国家。

近日，中国科学院高能物理研究所研制成功场强为1.5特斯拉的核磁共振成像超导磁体，为实现该产品国产化奠定了基础。　　超导磁体是核磁共振成像设备的核心关键部件，长期以来，国内核磁共振成像产业的发展受制于国外对核磁共振超导磁体技术和产品的垄断。该技术的突破，为国内整机系统厂家提升产品性能和档次解决了关键难点，将改变国内该产业的被动局面，促进产业提升。打通了超导磁体这个关键环节，还能形成从超导材料、超导磁体到整机系统的国产化产业链。　　高能所运用其在国家大科学工程建造中掌握的超导技术研制成功了这台医用超导磁体。在研制过程中，突破了多线圈设计、线圈绕制和稳定、杜瓦吊挂、超导开关、超导接头、失超保护、电流引线、液氦液面测量等众多的关键技术及工艺。高能所已与潍坊新力超导磁电公司开展合作，进行核磁共振成像超导磁体的产业化。

2013年12月11日，布鲁克公司(纳斯达克：BRKR)今天宣布成功安装世界首台紧凑型、占用单楼层实验室、主动制冷900兆Ascend&trade Aeon超导磁体。用户为美国加州大学圣地亚哥分校 (UCSD)。 此系统采用了Aeon 技术，在磁体设计中集成了先进的制冷技术，不再需要传统磁体那样定期补加液氦液氮。该系统可以为核磁共振 (NMR) 客户带来无与伦比的便利性。　　Ascend&trade Aeon 900是一种不用液氮，使用氦再液化技术的超导磁体系统。它提供可以长期、放心的操作，无需用户维护。传统900兆的磁体需要占用两层实验室。凭借在超导材料、连接技术和磁体设计方面的进步，新的紧凑型Ascend&trade Aeon 900磁体可以放置在单层实验室。现在，研究人员可在有限的核磁共振 (NMR) 实验室空间里，受益于世界首台单楼层900兆磁体为固体核磁提供的高灵敏度和图谱分散特性。新磁体高度的降低以及最小的漏磁场提供了最大限度的选址灵活性，并降低核磁共振 (NMR) 实验室准备方面的成本。　　布鲁克公司一直在应对潜在液氦短缺和液氦成本增加等问题。今年早些时候，布鲁克公司将此Aeon技术引入400-700兆核磁共振 (NMR) 磁体中，而现在引入到900兆核磁共振 (NMR) 磁体中。　　美国加州大学圣地亚哥分校购买了布鲁克公司带有AscendTM Aeon 900磁体的AVANCE &trade III HD NMR谱仪。该校生物医学技术研究中心将最先进的核磁共振技术用于蛋白质分子结构研究。　　(编译：杨娟)

11月13日下午，中国科学院强磁场科学中心磁体实验大厅一片欢呼，我国自主研制的混合磁体装置调试获得成功，实现了任务目标——40万高斯稳态磁场。　　“这台混合磁体装置也正式成为磁场强度在世界排名第二高的稳态强磁场装置，不久还有望冲击45万高斯稳态磁场的世界纪录。”中国科学院合肥物质科学研究院院长兼强磁场中心主任匡光力告诉《中国科学报》记者。　　匡光力介绍，混合磁体由外超导磁体和套在其中的水冷磁体组合而成。一个月前，水冷磁体单独调试成功，能够产生30万高斯的稳态磁场 一周前，低温孔径达920毫米的大型高场超导磁体调试成功，能够产生10万高斯的稳态磁场。今天，两个磁体成功合体，共同产生了40万高斯的稳态磁场，终于圆了相关科研人员奋斗了八年的梦想!　　强磁场是支持科学前沿探索的一种极端实验条件，磁场越高，科学发现的机遇越多，因此，强磁场装置必然追求更高的磁场。匡光力说：“追求极高的磁场就像攀登珠穆朗玛峰，到达极限之前，需要克服许多困难方能成功。”　　混合磁体是国际上产生最高稳态磁场的主要选择，但选择它就意味着选择了一系列重大技术挑战——其水冷磁体必须解决材料和结构的优化选择问题，面临巨大电磁力和严峻的发热问题，差之毫厘，失之千里，且给它供电的数千万瓦级的稳态直流电源本身也是一项重大技术挑战 其超导磁体孔径巨大，导体的材料选择、结构选择和磁体生产工艺以及与之配合的低温冷却技术等都是技术难题，此前国际上已有多个大型高场超导磁体因技术问题而失败，而我国在高场超导磁体技术方面原有基础薄弱。　　混合磁体研制难度大不仅体现在上述方面，看似简单的磁体安装稍有偏差即可能导致巨大破坏，两个磁体的磁中心面或磁轴如不能重合，即便相差一毫米，磁体也将面临数吨的相互作用力。一位著名的国际强磁场技术专家此前曾一再感叹：“世界上还没有真正完全研制成功的混合磁体装置。”　　刚调试成功的混合磁体装置是中国科学院强磁场科学中心承担的国家“十一五”重大科技基础设施——稳态强磁场实验装置项目所包含的九台磁体装置中产生磁场最高的磁体，也是最后研制成功的磁体，此前研制成功的水冷磁体中有三台创造了单项世界纪录。　　这次混合磁体的调试成功标志着强磁场中心承担的稳态强磁场装置项目的主要任务已经完成，它的研制成功是我国强磁场技术发展的重要里程碑。据悉，混合磁体装置将主要用于新型功能材料的量子行为研究。

近日，来自中国科学院安徽光学精密机械研究所、中国科学院沈阳应用生态研究所、中国科学技术大学、法国蓝海岸大学法国滨海大学的联合研究团队发表了一种基于法拉第旋转光谱的、采用环形阵列永磁体NO2传感器。Recently, the joint research team from Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences, Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, University of Science and Technology of China, and Université du Littoral Cô te d’Opale published a NO2 Sensor Based on Faraday Rotation Spectroscopy Using Ring Array Permanent Magnets.法拉第旋转光谱（FRS）通过检测沉浸在外部纵向磁场中的气体介质所引起的线偏振光偏振状态的变化，从而实现对顺磁分子的高选择性和高灵敏度检测。该光谱检测方法对水汽、CO2等抗磁性分子具有天然的免疫力，这使得其表现出高度的样品特异性。同时，由于采用了一对相互接近正交的偏振器极大抑制了激光噪声，因此法拉第旋转光谱具有非常高的检测灵敏度。Farraday Rotational Spectroscopy (FRS) achieves highly selective and sensitive detection of paramagnetic molecules by detecting the changes in polarization state of linearly polarized light induced by the gas medium immersed in an external longitudinal magnetic field. This spectroscopic detection method exhibits inherent immunity to diamagnetic molecules such as water vapor and CO2, which results in a high degree of sample specificity. Additionally, the implementation of a pair of closely spaced orthogonal polarizers effectively suppresses laser noise, thus providing FRS with a very high detection sensitivity.通常情况下，使用螺线管提供纵向磁场来产生磁光效应。然而，这种方法存在功耗过大和易受电磁干扰的缺点。研究团队提出了一种基于钕铁硼永磁体环形阵列和Herriott多次通过吸收池相结合的新型FRS方法。根据磁场的空间分布特性，使用14个相同的钕铁硼永磁体环以非等距形式组合，产生纵向磁场。在长度为380毫米的范围内，平均磁场强度为346高斯。宁波海尔欣光电科技有限公司为该项目提供了前置放大制冷一体型碲镉汞红外探测器（HPPD-B-08-10-150 K)，项目团队使用量子级联激光器以40毫瓦的光功率，针对最佳的441 ← 440 Q支氮氧化物跃迁（1613.25 cm–1，6.2 μm）。与Herriott多次通过吸收池耦合，积分时间为70秒，实现了0.4 ppb的最低检测限。实验结果也表明，低功耗FRS二氧化氮传感器有望发展成为一个稳健的现场可部署的环境监测系统。Usually, a solenoid coil is used to provide a longitudinal magnetic field to produce the magneto-optical effect. However, such a method has the disadvantages of excessive power consumption and susceptibility to electromagnetic interference. The research team proposed a novel FRS approach based on a combination of a neodymium iron boron permanent magnet ring array and a Herriott multipass absorption cell is proposed. A longitudinal magnetic field was generated by using 14 identical neodymium iron boron permanent magnet rings combined in a non-equidistant form according to their magnetic field’s spatial distribution characteristics. The average magnetic field strength within a length of 380 mm was 346 gauss. HealthyPhoton Co.,Ltd provided an integrated TE-cooled mercury cadmium telluride (MCT) infrared detector with front-end amplification(HPPD-B-08-10-150 K) for this project. A quantum cascade laser was used to target the optimum 441 ← 440 Q-branch nitrogen dioxide transition at 1613.25 cm–1 (6.2 μm) with an optical power of 40 mW. Coupling to a Herriott multipass absorption cell, a minimum detection limit of 0.4 ppb was achieved with an integration time of 70 s. The low-power FRS nitrogen dioxide sensor proposed in this work is expected to be developed into a robust field-deployable environment monitoring system.静态磁场法拉第旋转光谱传感装置Static magnetic field Faraday rotation spectral sensing device海尔欣前置放大制冷一体型碲镉汞红外探测器（HPPD-B-08-10-150 K)Integrated preamplifier and cryocooler type mercury cadmium telluride (MCT) infrared detector环形阵列永磁体及其纵向磁场分布特征Circular array permanent magnets and their longitudinal magnetic field distribution characteristics(a) 对于等距离的NdFeB永磁环阵列，模拟得到了中央纵向磁场的分布情况。(b) 对于非等距离的NdFeB永磁环阵列，模拟得到了中央纵向磁场的分布情况（黑线），并进行了实测（红线）。(c) 示意图显示了Herriott腔和非等距离的NdFeB永磁环阵列的配置。(a) Simulated distribution of the central longitudinal magnetic field for an equidistant NdFeB permanent magnet ring array (b) simulated (black line) and measured (red line) distributions of the central longitudinal magnetic field for a non-equidistant NdFeB permanent magnet ring array (c) schematic configuration of the Herriott cell and the non-equidistant NdFeB permanent magnet ring array.法拉第旋转光谱信号及其信噪比与检偏器偏转角度的变化关系The Relationship between FRS signal and its SNR and the Deflection Angle of the Polarizer(a) 法拉第旋转光谱信号幅度(b) SNR作为分析器角度α的函数(a) FRS signal amplitude and (b) SNR as a function of the analyzer angle α.Reference:Yuan Cao, Kun Liu, Ruifeng Wang, Xiaoming Gao, Ronghua Kang, Yunting Fang, Weidong Chen，NO2 Sensor Based on Faraday Rotation Spectroscopy Using Ring Array Permanent Magnets, Anal. Chem. 2023, 95, 2, 1680–1685https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c04821Copyright © 2023 American Chemical Society

低温在凝聚态物理研究中扮演越来越重要的角色，是对多体系统中强相互作用的复杂行为开展深入研究的必要条件。随着液氦资源的日趋紧张和无液氦制冷技术的不断发展，基于无液氦制冷的设备将逐步成为低温科研仪器的主流方向。迄今为止，磁共振成像、超导磁体、综合物性测量系统等诸多仪器设备已实现了无液氦化。然而，具有亚原子分辨能力的扫描探针显微系统（SPM）对震动水平的要求极为苛刻，因此实现无液氦闭循环制冷技术在低温SPM领域的应用面临挑战。近十年来，世界上多个团队和公司尝试将制冷机安装在扫描单元附近实现无液氦低温SPM，而单级制冷的基础温度仅能达约5K水平，且制冷机震动对成像的影响仍然显著。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心郇庆研究团队（N13组）致力于高端科研仪器的研发与应用，在真空、低温、材料制备等领域核心关键部件、成套系统、电路控制系统方面取得了系列成果。高鸿钧院士团队（N04组）多年来致力于扫描探针显微学及其在低维量子结构方面的应用，在前沿科学研究取得一系列重要突破。N13组和N04组长期合作，陆续在尖端科研仪器装备自主研发方向取得一系列重要进展：一套商业化四探针SPM系统的彻底改造、超高真空光学-低温扫描探针显微镜联合系统的研制和应用于多探针显微镜的分时复用电路系统等。合作团队再次“仪器”携手，攻关新一代无液氦低温SPM技术。该研究研制了一套无液氦亚3K低温SPM系统。这一系统颠覆了现有无液氦SPM近端安装制冷机的方式，将低频大幅震动的制冷机安装在远端的独立制冷腔体。通过数月的连续测试验证，该设备实现了~2.8K的基础温度、接近±0.1mK的温度稳定性、约1pm震动水平、小于10pm/h的温度漂移，能够从低温到室温宽温区内连续变温成像。在非接触原子力显微镜原子级分辨成像、扫描隧道谱以及非弹性电子隧道谱的性能方面，该系统达到了与传统液氦杜瓦的湿式SPM系统相媲美的水平。相较已有无液氦SPM方案存在制冷机近端安装带来的诸多问题（不耐烘烤、磁场敏感、安装角度受限、橡胶波纹管透气结冰和难以升级等），这种闭循环远端制冷方案展现了多方面的优势：高性能：少量氦气（~10 L）实现3K以下基础温度，并可长时间连续运行，震动水平与湿式系统相当；拓展性：利用此远端液化4He方案预冷3He方便实现亚开尔文范围拓展；兼容性：与强磁场、光学通路等其他物理环境的良好兼容性，显著降低来自制冷机的电磁干扰；灵活性：便捷地将现有湿式SPM系统改造为无液氦SPM，并可应用在其他需求低温且对振动敏感的领域。这一闭循环无液氦低温SPM实现了TRL8级的技术就绪度。近期，相关研究成果发表在《科学仪器评论》上（Review Scientific of Instruments，DOI：10.1063/5.0165089）。该工作将为凝聚态物理研究、材料科学、生物医学等领域提供高性能的低温超低振动解决方案，并有望推动相关领域的研究取得更大突破。一位审稿人评价道：“在我看来，采用氦连续流低温恒温器和低温制冷机技术相结合的理念来解决无液氦低温扫描探针显微镜及相关领域长期存在的隔振问题，不仅具有创新性，而且鉴于世界范围内的液氦短缺困境，该技术方案的提出十分重要且及时。”研究工作得到国家杰出青年科学基金项目、中国科学院关键技术研发团队项目、国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金青年科学基金项目和北京市科技计划怀柔科学中心项目的支持。图1. 新一代无液氦亚3K低温扫描探针显微镜的三维模型和原理图。图2. （a）基于连续流液氦恒温器的降温效果；（b）闭循环无液氦远端制冷的降温效果；（c）载入样品后的温度变化；（d）样品在4K温度的稳定性。图3. Au(111)和Ag(110)表面的成像测试和谱学表征。图4. Ag(110)表面CO分子的拾取和二阶谱学表征与谱学成像。图5. qPlus AFM探针在NaCl(100)表面的测试结果。图6. 已有基于液氦杜瓦的湿式SPM系统升级成远端制冷闭循环无液氦SPM的方案示意图。

加利福尼亚州阿西洛马-2019年4月8日-在第60届实验核磁共振会议上（ENC）今天，Bruker公司宣布在超高场（UHF）高分辨率NMR波谱学中取得突破性进展，该成果将应用于结构生物学和固有无序蛋白（IDPs）的研究。UHF NMR技术与X射线晶体学或低温EM等其它结构生物学分析方法互为补充，可以提供溶液和生理条件下的蛋白质分子动力学、功能性折叠以及与药物分子的结合等信息。布鲁克在2018年末成功地推出了世界上第一台稳定且均匀的标准腔 Ascend 1.1GHz NMR磁体。该磁体的开发旨在满足科学家们在研究更大分子量的蛋白质，功能无序性和大分子复合物过程中日益增加的灵敏度和更高分辨率的科学需求。最近几个月，Bruker和一些重要的UHF合作者在Bruker瑞士的GHz级磁体工厂通过一系列高分辨率和固态NMR实验展示了这一前沿技术的强大功能和优势。多年来，高分辨率NMR仅限于23.5特斯拉的磁场，相当于1.0GHz的质子（1H）共振频率。这个限值是由金属低温超导体（LTS）的物理性质决定的，第一台Avance 1000 NMR波谱仪是2009年在法国里昂的超高场磁共振中心实现的。高温超导磁体（HTS）最早发现于20世纪80年代，它为在低温下获得更高磁场打开了一扇大门，但YBCO HTS磁带制造和超导磁体技术中的巨大的挑战使得UHF进一步发展直到最近都令人望而生畏。Bruker的新型高分辨率1.1GHz磁体的推出很好地证明了新的LTS-HTS混合磁体技术的可行性，在HTS材料制造，测试和磁带连接以及UHF磁体稳定，均匀性，淬火保护和动力控制领域都取得了巨大的进步。布鲁克Biospin集团总裁Falko Busse博士说：“这款破纪录的25.9特斯拉NMR谱仪很好地展示了我们在LTS-HTS混合超导磁体领域以及UHF NMR探头和谱仪开发领域的技术能力”。“Bruker很自豪能够再次为生命科学研究界提供一种全新频率的NMR波谱仪，来推动生物化学，结构生物学和材料学走在研究的前沿。这个1.1GHz的系统也是我们开发第一个1.2GHz NMR磁体过程中的关键一步。”来自意大利佛罗伦萨大学磁共振中心和化学系的Lucia Banci和Claudio Luchinat教授是布鲁克UHF项目的长期合作伙伴，有望完成世界上第一台高分辨率1.2GHz波谱仪。在1.1GHz系统上进行实验后，他们表示：“我们对关于UHF NMR的这一重要成就表示赞赏。我们用一个3毫米TCI超低温探头在这种场强下实现了1.1GHz，不能不说这一进步十分惊人，这让我们能够在原子分辨率水平上更详细地研究固有无序蛋白质的结构。在1.1GHz谱仪上采集的实验数据很好地展示了超高场NMR实验的优点，我们期待着不久的将来能够在1.2GHz谱仪上进行实验。”“我们对布鲁克的UHF磁体技术印象深刻，这让我们可以和111 kHz魔角旋转（MAS）固态NMR探头一起进行测试。一位来自苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）的1.2GHz潜在用户Beat Meier教授这样说道，“明显提升的灵敏度将是生物和生物医学研究中成功的一个关键点，例如针对蛋白质复合物和阿尔茨海默-β纤维。”来自苏黎世联邦理工学院（ETH）的Matthias Ernst教授继续说道：“这种新仪器的灵敏度令人印象深刻，高速MAS下质子检测的新应用将成为可能。此类新型高温超导磁体的均匀性是无可挑剔的，符合我们对均匀性的严格要求，这也是领域里一直备受关注的问题。”德国哥廷根马克斯普朗克生物物理化学研究所主任兼研究员的Christian Griesinger博士观察到：“结合静态X射线结构，这1.1GHz数据首次定量解释了FRET（福斯特共振能量转移）效率。这一量化结果为传感器研究开发人员进一步优化钙离子传感器打下了坚实的基础，钙离子传感器是利用空间分辨荧光分析技术测量神经元中钙浓度的关键点，因此也是神经生物学中必不可少的工具。我们期待着1.2GHz波谱仪的诞生，并把它用于目前的项目中来表征固有无序蛋白质的液滴和低聚物，这些蛋白质是许多疾病的主要参与者，例如神经变性和癌症。这些重要的无序系统目前无法用结构生物学中的其他方法，如X射线结晶学或低温电子显微镜，以埃分辨率进行研究。”来自田纳西州孟菲斯市St. Jude儿童研究医院的结构生物学系主任Charalampos Kalodimos博士说，一旦工厂完成所有测试，他们有望获得世界上第一台1.1GHz NMR光谱仪。他又补充道：“我们期待着今年晚些时候，我们的机构将收到第一台1.1GHz NMR波谱仪。1.1GHz系统将是我们在动态分子机器领域进行研究的最重要的工具，例如对分子伴侣和蛋白激酶的研究。我们对布鲁克能够取得这一巨大的技术成就表示由衷的赞美。”布鲁克公司今天还宣布，它已收到德国柏林Leibniz Forschung分子药理学研究所教授Hartmut Oschkinat和Adam Lange的1.2GHz NMR系统的额外采购订单。Bruker公司现在总共已收到九台1.2GHz NMR波谱仪的采购订单，到目前为止全部都在欧洲。关于布鲁克公司布鲁克公司致力于为科学家们创造有利条件，实现技术突破，并且开发一系列全新的应用程序，以便提高人们的生活质量。科学家们借助于布鲁克公司的高性能科学仪器以及高价值分析和诊断解决方案，能够在分子、细胞和微观层面对生命和物质进行研究和探索。布鲁克公司与客户密切合作，在生命科学分子研究、应用和制药应用、显微镜和纳米分析、工业应用、细胞生物学、临床前成像、临床表型组学和蛋白质组学研究，以及临床微生物学领域推动创新，提高生产力，并且为客户实施的方案和项目助一臂之力。

近日，国内最大的半导体探针台生产商矽电半导体设备（深圳）股份有限公司（下称“矽电半导体”或“公司”）向创业板递交招股书，保荐机构为招商证券。据了解，矽电半导体主要从事半导体专用设备的研发、生产和销售，专注于半导体探针测试技术领域，系境内领先的探针测试技术系列设备制造企业。探针测试技术主要应用于半导体制造晶圆检测（CP, Circuit Probing）环节，也应用于设计验证和成品测试（FT, Final Test）环节，是检测芯片性能与缺陷，保证芯片测试准确性，提高芯片测试效率的关键技术。公司自主研发了多种类型应用探针测试技术的半导体设备，产品已广泛应用于集成电路、光电芯片、分立器件、第三代化合物半导体等半导体产品制造领域。公司已成为中国大陆规模最大的探针台设备制造企业。招股说明书显示，矽电半导体核心技术团队拥有超过 30 年的探针测试技术研发经验，自设立以来立足技术创新，掌握了探针测试核心技术，打破了海外厂商垄断，在探针台领域成为中国大陆市场重要的设备厂商。公司的探针测试系列产品已应用于士兰微、比亚迪半导体、燕东微、华天科技、三安光电、光迅科技、歌尔微等境内领先的晶圆制造、封装测试、光电器件、分立器件及传感器生产厂商。根据SEMI 和 CSA Research 统计，2019 年矽电股份占中国大陆探针台设备市场 13%的市场份额，市场份额排名第四，为中国大陆设备厂商第一名。此外，矽电半导体还是中国大陆首家实现产业化应用的12英寸晶圆探针台设备厂商，产品应用于境内领先的封测厂商和12英寸芯片产线。公司搭载自主研发光电测试模块的晶粒探针台，已应用于境内多家领先的光电芯片制造厂商，满足新一代显示技术 Mini/Micro LED 芯片测试环节设备需求。基于公司在探针测试技术领域的积累和半导体专用设备行业的经验，公司研发并量产了分选机、曝光机和AOI 检测设备等其他半导体专用设备。在营收数据上，2019年至2021年，矽电半导体营收分别为9331.73万元、1.88亿元和3.99亿元，2019年至2021年的复合增长率为106.82%，同期净利润分别为528.38万元、3285.38万元和9603.97万元，年复合增长率为326.34%。

“第二十一届国际磁体技术大会”10月19日至23日在安徽省合肥市召开。来自世界近30个国家和地区的600余名专家将就核聚变磁体、强磁场、核磁共振等磁体科学技术及应用领域里最前沿问题和最新进展展开交流和研讨。　　磁体技术可被广泛应用于核聚变、医学、生物、电力等领域，对磁体技术的研究是当今和未来极具发展潜力的学科。国际磁体技术大会始于1968年，每两年召开一届，是全球磁体技术研究及应用领域最重要的学术会议。　　本次会议吸引了来自近30个国家和地区的600余名代表与会。其中，国外代表近350人，主要来自美、俄、英、法、德、日本等国家和地区的知名大学和研究机构。同时，还有20个海内外知名企业如美国超导公司、英国牛津仪器、瑞士诺尔达公司等，均携带其研制的最新工业产品、专业设备及仪器参展。　　在为期五天的会议中，会议代表们将就磁体科学技术及应用等诸领域的前沿问题和最新进展，围绕粒子和核物理磁体，聚变磁体，强磁场，核磁共振及医学和生物应用，电力应用等12个专题进行广泛的探讨与交流。　　最近几届国际磁体技术大会都会授予一位资深专家美国电子电气工程师学会应用超导委员会颁发的超导应用杰出贡献奖。本届大会将这一殊荣颁给了中国科学院院士严陆光，这也是中国人首次获得此项奖励。　　据了解，这一会议一般在发达国家召开，主要由美、法、德、日等国承办，中国曾在1997年承办过第15届会议。时隔十多年，中国磁体技术研究取得引人注目的成就，如中科院等离子体所攻克大型超导磁体研制难关，自行设计和建造了世界上第一台全超导托卡马克实验装置并取得了一系列实验成果等，吸引了全球磁体学界的关注。磁体技术国际组织委员全票赞成第21届国际磁体技术大会在中国召开，并决定由中科院合肥研究院等离子体所和中科院电工所联合承办。

我司于2017年1月在上海某高校成功安装基于Janis 探针台和Keithley 4200半导体特性仪的测试系统。该探针台配置四个三同轴探针臂和两个光纤探针臂，漏电流优于50fA。该探针台变温范围大（8K-675K）。我司提供Keithley 4200半导体特性仪，并提供集成变温IV、CV和输运和转移特性等测试软件 变温测量IV和VI曲线 变温场效应管（横坐标Vgs，纵坐标Ids， 不同曲线代表不同的Vds和温度） 变温场效应管（横坐标Vds，纵坐标Ids， 变温CV测试（横坐标偏压，纵坐 不同曲线代表不同的Vgs和温度） 标电容，不同曲线代表不同温度）

英国和奥地利科学家在最新一期《先进科学》杂志上撰文指出，在铁—镍合金中添加适量磷元素，有望制造出四方镍纹石，后者的磁性使其成为替代用于风力涡轮机和电动汽车等领域的高性能稀土永磁材料的主要候选者。最新研究或意味着无需任何专门处理或昂贵技术，就可大规模人工生产四方镍纹石。　　高性能磁体是打造零碳经济的关键技术，但目前最好的永磁体都含有稀土元素。最新研究负责人、剑桥大学材料科学与冶金系林赛格里尔教授表示：“开采稀土矿藏活动极具破坏性，必须使用大量材料才能提取出少量稀土，我们亟待找到不需要稀土的替代材料。”　　四方镍纹石是一种具有特殊有序原子结构的铁—镍合金，是高性能磁体最有前途的替代品之一。它历时数百万年才形成，在漫长的岁月中，随着陨石慢慢冷却，在晶体结构内，铁和镍原子按特定堆叠顺序排列，最终形成这种磁性接近稀土磁体的“宇宙磁体”。　　20世纪60年代，科学家通过用中子轰击铁—镍合金，使原子形成所需有序堆叠，人工制造出四方镍纹石，但这种技术不适合大规模生产。此后尽管历经多年尝试，科学家们仍无法以接近工业规模的方式生产四方镍纹石。　　在最新研究中，科学家通过在铁—镍合金中添加少量磷，在实验室内制造出了四方镍纹石。格里尔说：“不需要特殊处理，只需将合金熔化，倒入模具中，我们就得到了四方镍纹石。陨石中存在的磷使铁和镍原子移动更快，将四方镍纹石的形成速度提高11到15个数量级，使其借助简单铸造方法在几秒钟内形成，而无需等待数百万年形成的有序堆积”。

更精准地实现人体器官和病灶部位无损害可视化，一直是人们追求的目标。　　5月10日，在复旦大学庆祝建校118周年系列学术报告中，复旦大学化学系教授、上海市生物医学检测试剂工程中心主任张凡以《透视人体健康的新技术——近红外光化学探针用于生物医学诊断》为题，分享了自己深耕多年的近红外荧光分子“探针”研究，结合近红外光学成像仪器，该技术可隔着皮肤和肌肉监测体内活动，有望为疾病诊断提供新路径。　　发光“探针”为手术精准导航　　人们很早就有“洞见”自己的需求，梦想能发明一种无创技术，实现对人体健康的可视化监控。　　1895年，德国物理学家伦琴发现X射线，开创医学影像技术的先河，目前我们常用的医学影像检查技术，如CT（电子计算机断层扫描）就与此有关。然而，如何实现无辐射、实时动态的活体成像技术一直存在巨大挑战。　　研究人员逐渐发现，活体荧光成像技术，相较于已有的CT、MRI（磁共振成像）、PET（正电子发射型计算机断层显像）等，具有无辐射、高时间和空间分辨率、高特异性等检测优势，能够为精准手术导航技术领域提供较好的应用前景。　　在对医学检测方法的优化探索中，张凡团队开发了一种新技术，就像打开一扇观察人体内部的窗口——只需静脉注射会发光的近红外荧光分子“探针”，即可自动定位到某个器官、肿瘤或是血管，再通过对人体没有伤害的光学成像仪器，就能隔着皮肤和肌肉组织直观清晰观察到肠道的蠕动、肿瘤的边缘、细胞的游走等　　“而且，我们看到的不是静态‘照片’，是动态的‘视频’。”张凡说。　　从自然中寻找答案　　“活体荧光成像技术也还有许多问题亟待解决。”张凡说，“荧光虽然没有辐射，可以很快实施动态监测，但是其组织穿透深度较浅一直以来都是限制其应用的关键科学问题。”　　此前，光学成像多使用可见光区（400纳米至700纳米）和近红外一区（700纳米至900 纳米）的荧光，但由于这一波段在生物组织中具有较高的吸收和散射，其在活体深组织检测中的应用大大受限。张凡团队专注于在近红外二区窗口（1000纳米至1700 纳米）内探索活体深组织成像窗口，并且根据获得的最优窗口开发对应的长波荧光探针和成像仪器。　　到目前为止，张凡团队累计开发了30余种系列近红外二区有机小分子探针，相关荧光成像设备和探针试剂已实现应用转化，在多家科研机构和医院用于基础研究和临床前研究。已经成功获取了生物体内部多个待测物的动态监测。　　随着研究进一步深入，研究人员发现，荧光成像往往是利用外部激发光源实时激发荧光探针来获取信号，这就不可避免地会产生生物组织背景荧光，从而影响成像的分辨率和信噪比。　　如何寻找优化之法？在张凡看来，最好的答案就在自然里。自然界能自主发光的生物很多，比如鱿鱼、水母、萤火虫等。　　“与其受背景荧光干扰，不如尝试将其本身的荧光运用起来。前面提到的‘探针’对人体来说都是‘外来的’，注射到体内后容易被代谢，而如果可以实现近红外生物发光成像就可以更好的实现无激发的高信噪比原位成像追踪。”张凡说。　　创新在学科交叉处　　思路的转变拓展了张凡的研究视野。他发现除生物医学，近红外荧光分子“探针”还能做很多事儿，比如监测微塑料污染。　　微塑料是指直径小于5微米的塑料。张凡认为，长期以来由于分析方法的限制，人类大大低估了微塑料暴露的影响，并且对于微塑料在人体内体液和组织的影响的研究仍然非常粗浅。事实上，直径小于2微米的小尺寸微塑料，就可以穿越细胞膜，并在脏器和脑部富集，极有可能引起氧化应激、炎症以及DNA损伤，是人类健康的严重威胁。　　人们认为微塑料的影响只是通过由海洋到人类的食物链传播，其实不然。根据最新研究成果，微塑料会随着大气远程传播，并在淡水环境及陆地上沉积，比如美国西部地区每年就会有120吨微塑料会由大气沉积到陆地。　　“微塑料比人们想象中更广泛地存在于生活中，甚至存在于婴儿的奶瓶里。”张凡希望，未来能运用好近红外荧光分子“探针”技术，对微塑料进行活体实时动态追踪，为保卫人类健康贡献更多力量。　　张凡一直鼓励学生勇于跨界、主动交叉、全面发展。经过多年积累，他带领的团队已成长为一个典型的学科交叉团队，一批批优秀学子毕业后继续从事相关科研工作。　　“创新的机会，就在学科交叉之处。”谈及科研的心得，张凡总结说。

打破国外技术垄断 降低临床费用　　2月25日，商用1.5T超导磁体在南京丰盛超导技术有限公司正式下线。这是我国首次完全依靠自己的能力掌握和生产超导磁体这一核心技术和核心部件，打破国外企业在该技术上的垄断地位，从而使我国成为世界上第4个具备超导磁共振制造能力的国家。　　磁共振成像技术是当代临床医学中最为重要的医学影像诊断技术之一，多年来我国磁共振成像系统的研发只在低磁场的永磁体(0.5T以下低磁场)技术上徘徊，而对临床效果更好的超导型磁共振技术长期以来一直被国外所垄断，1.5T以上磁共振设备全部依靠进口。　　为攻克这一难题，江苏省科技厅2010年组织产学研创新资金项目招标，将重大电子医疗装备关键技术及系统作为重点项目。从2008年起就一直致力于超导磁体研发的丰盛超导技术有限公司联合北京大学、江苏省人民医院进行了项目应标并一举中标。省科技厅划拨800万项目资金支持这3家单位联合进行高场超导磁共振磁体研发项目。2010年1月27日，作为3.0T超高场超导磁体研发项目的阶段性成果，首台1.5T超导磁体研制成功。时隔不到一年，丰盛超导技术有限公司又将这一重大科研成果转化为商业化产品，为将来开发3.0T等高端系列产品奠定了坚实的基础。　　超导磁体的国产化将明显降低超导磁共振系统过高的价格，对扩大应用范围、解决老百姓看病难看病贵的问题起到促进作用，为提高全民健康水平作出贡献。目前，1.5T超导磁体已经启运前往苏州安科，并将与苏州安科自主研发的其他部件一起集成为可投入临床使用的磁共振成像设备。

详细信息 8寸探针台(第三次)（SEU-ZB-220931(第三次)）采购公告 全国 状态：公告 更新时间： 2023-04-19 招标文件: 附件1 附件 × 扫码打开掌上仪信通App 查看联系方式 基本信息 关键内容：探针台 开标时间：2023-05-12 00:00 预算金额：116.00万元 采购单位：东南大学 采购联系人：点击查看 采购联系方式：点击查看 招标代理机构：江苏省华采招标有限公司 代理联系人：点击查看 代理联系方式：点击查看 详细信息 8寸探针台(第三次)（SEU-ZB-220931(第三次)）采购公告 全国 状态：公告 更新时间： 2023-04-19 招标文件: 附件1 附件

在过去10年里，北京离子探针中心的两台高分辨二次离子探针质谱仪(SHRIMP Ⅱ和SHRIMP Ⅱe-MC)或许是全球最忙及成绩最好的科学仪器。在12月18日该中心十周岁庆祝会上，中心主任刘敦一教授表示，以这两台仪器为核心的大型科学仪器共享平台，极大推动了我国地球科学的发展。　　过去10年，SHRIMP仪器处于样品分析的机时平均为266.8昼夜/年，开放机时平均为76%。自2007年起，单台SHRIMP仪器的科研论文产出量已连续位居世界同类仪器的第一位。　　高效源于中心建立的SHRIMP远程共享控制系统。该网络不仅实现了国内科研人员可实时观测样品图像、在线获取实验数据等应用，还使跨国远程共享科学仪器进入常态，开创了通过远程共享系统共享国外SHRIMP仪器的功能。　　“十一五”以来，该中心又联合国内外22家高校及科研院所，在SHRIMP远程共享平台的基础上，整合了一批微束类分析仪器，构建起网络虚拟实验室，为进一步建立以远程操作为主要手段的大型仪器虚拟中心奠定基础。　　刘敦一透露，该中心将继续发展以SHRIMP为代表的大型科学仪器远程共享网络，尽快在西班牙和巴西建立服务器系统，在美国华盛顿大学(圣路易斯)建立远程工作站。该中心还将积极投入大型科学仪器自主研发工作，逐步建立起一个具有优秀技术专家和研发设施的科学仪器自主创新基地。　　据了解，SHRIMP Ⅱ在锆石微区年龄测定上具有无可替代的优势，引领锆石年代学进入微区、原位分析的新时代。2001年，我国引进第一台该机器，北京离子探针中心也于当年成立。该中心今年被科技部和财政部认定为首批国家级科技基础条件平台。

我国引进的第一台NanoSIMS 50L型纳米离子探针验收会于近日在中国科学院地质于地球物理研究所召开。中国科学院地质于地球物理研究所副所长吴福元研究员为组长的专家组认真听取了法国CAMECA公司纳米离子探针设计师、Franç ois Hillion博士所作的验收报告。专家组对仪器的验收指标有关问题进行了提问，一致认为该仪器的技术参数不仅全部达到合同要求，大部分还优于合同要求的验收指标。纳米离子探针　　纳米离子探针具有极高的空间分辨率(Cs+源束斑小于 50nm，O-源束斑小于200nm)，与我所已有的CAMECA ims 1280高精度离子探针互补，构成国际上非常先进的的离子探针分析平台。新引进的NanoSIMS 50L型纳米离子探针配置了7个信号检测器(每个配置法拉第杯和电子倍增器)，可以同时测量7个同位素(或元素)，分析精度好于千分之一。该仪器可以分析除稀有气体以外，元素周期表中从H至U的全部同位素(元素)，并能获取同位素分布的高分辨图像。纳米离子探针的引进，为我国比较行星学、地球科学、材料科学、以及生命科学等领域提供了新的大型实验分析平台。

在改造北京正负电子对撞机的过程中，中科院高能物理研究所自主研发了一整套超导磁体应用技术。在对撞机改造完成后，科研人员并没有让发明的新技术“锁在深闺”，而是带着技术，走向企业。日前，一个以超导磁体技术应用为方向的研究单位——中科院高能所超导磁体工程技术研究中心在山东潍坊成立。　　该中心是在潍坊市政府和潍坊国家级高新技术开发区的支持下，在高能所与山东华特磁电公司多年合作的基础上落户潍坊的。中心将主要开展工业应用超导磁体的研制与开发，力争建成我国超导磁体的工程技术研发基地，进行超导磁体产业化。　　据了解，目前我国超导核磁共振市场为若干国外大企业所控制。这些国外企业凭借技术优势垄断关键核心部件——超导线圈的供应，封锁和限制国内企业向高端产品发展，导致超导核磁共振设备价格高昂，进而给患者带来高额的诊疗费用。该中心的成立对打破国外大企业对超导核磁共振产业的垄断，促进民族产业的发展，大幅度降低核磁共振检查费用具有重要意义。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "随着芯片性能的日益提升，芯片复杂度越来越高，为了保证出厂的芯片品质，芯片测试环节越来越受到各大厂商的重视。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在测试系统中需要用到一种重要的配件便是测试治具，包含设备连接治具（Docking）、探针台接口板（PIB）、探针卡、KIT、测试座（Socket）等，而其中的核心零部件便是测试探针，占整个测试治具总成本的70%。/ph3 style="text-align: justify text-indent: 0em "测试探针市场被国外厂商占据/h3p style="text-align: justify text-indent: 2em "众所周知，国内半导体产业与国际的差距是全方位的，尤其是在高端领域，而高端芯片也是最注重测试环节领域。因此，与高端芯片的供应情况一样，芯片测试及其测试治具、测试探针等市场均被欧美、日韩、台湾等地区的厂商占据。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "长期以来，国内探针厂商均处于中低端领域，主要生产PCB测试探针、ICT测试探针等产品。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "近年来，伴随着资本运作和技术升级，长电科技、华天科技、通富微电已进入全球封测企业前十强，技术上已基本实现进口替代。同时，以华为、中兴等为代表的公司正加快将订单转移给国内供应商，芯片测试领域也展现了前所未有的繁荣景象。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "中美贸易摩擦的一次次升级也给我们敲响了警钟，不仅是IC测试环节需要国产化替代，作为重要配件的测试治具以及测试探针环节同样需要加快国产化进程。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "随着国内半导体产业链国产化替代的需求显现，近些年国内探针厂商开始布局发力半导体测试探针产品。目前，正在向半导体探针市场突围的国内厂商有台易电子（中韩合资）、木王探针、克尔迈斯（qualmax、韩资）、钛辅（台资）、先得利（港资）、和林科技等厂商。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "事实上，在半导体测试探针、测试治具领域近期发生了一件大事，华为旗下哈勃投资与来自马来西亚的老牌测试探针厂商JF Technology合作，在中国设立合资公司生产测试探针以及测试治具，并在业务方面进行深度绑定。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "一直以来，哈勃投资的目标均为国产供应链厂商，上述投资是截至目前哈勃投资首次与国外公司合作。笔者从业内了解到，这其实是无奈的选择，因为华为急需重构供应链，而国内厂商生产的测试探针产品性能并不能满足华为的需求。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "事实上，为避免技术外流，国外及台湾厂商都没在大陆设厂生产半导体测试探针（部分台湾厂商设有生产治具的工厂），这也导致进口测试探针产品交期太长，在设计、生产、物流以及售后服务等各方面都不能跟上国产客户的需求。/ph3 style="text-align: justify text-indent: 0em "瓶颈显现，进口替代之路漫长/h3p style="text-align: justify text-indent: 2em "尽管半导体测试探针国产化迫在眉睫，但从技术的角度来看，要想替代进口产品却并不容易。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "业内人士指出，国内半导体测试探针还只能用于要求不高的测试需求，比如可靠性测试国产探针可以替代很多，但功能性测试和性能测试还有待突破。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "台易电子社长涂炳超表示，一套测试治具需要用到几十、几百甚至于上千根测试探针，若是有1根探针出现问题，那整套治具都要报废，这也是治具厂商一般会采购进口探针的原因所在。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "日本、韩国、台湾等地的半导体测试探针厂商是与国外的大型半导体厂商一起成长起来的，有长时间的技术积累，为很多大型企业提供测试解决方案，是经过市场验证的产品和团队，因此，进口测试探针有先天的优势，在中国市场颇为受欢迎。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "弹簧测试探针最核心的技术是精微加工和组装能力，涉及精微加工设备、经验、工艺能力缺一不可。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "值得注意的是，由于半导体测试探针市场一直被国外厂商占据，同时也实施了技术封锁，国内并没有相应的技术人才，包括生产人员和设计人员都缺乏。国内大部分测试探针厂商基本不具备全自动化生产制造能力。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "涂炳超指出，在国产测试探针厂商中，在国内有工厂的仅有木王探针、先得利、台易电子等少数厂商，而qualmax的工厂在韩国，在国内并未设立工厂，仅以贸易的方式在国内进行销售，和林科技则是以外购零部件的方式运作，仅负责组装，然后对外销售。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "涂炳超表示，“对于生产半导体测试探针而言，国产探针厂商面对的处处是瓶颈。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在设备方面，生产半导体测试探针的相关设备价格较高，国内厂商没有足够的资金实力，采购日本厂商的设备。另一方面，对于半导体设备而言，产业链各个环节均会采购定制化的设备，客户提出自身需求和配置，上游设备厂商通过与大型客户合作开发，生产出经过优化的最适合该客户的设备。因此，即使国产探针厂商想采购日本设备厂商的专业设备，也只能得到标准化的产品。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在原材料方面，国产材质、加工的刀具等也不能达到生产半导体测试探针的要求，同时日本厂商在半导体上游原材料方面占据绝对的优势，其提供给客户的原材料也是分等级的，包括A级、B级、S级，需要依客户的规模和情况而定。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在工艺方面，常用的测试探针是由针头、针管、弹簧这三个组件构成的，测试探针中的弹簧是测试探针使用寿命的关键因素，电镀处理过的弹簧使用寿命高，不会生锈，也能提高测试探针是持久性和导电性。因此，电镀工艺是生产半导体测试探针的主要技术，而国内的电镀工艺尚且有待突破。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "根据VLSIResearch统计，2019年，全球半导体测试探针系列产品的市场规模达到了11.26亿美元。随着国产高端芯片不断突围，国内半导体测试探针市场规模也将迅速增长。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "涂炳超指出，总体来说，只要高端芯片、高端封测厂商才需要用到半导体测试探针，只有国内高端芯片和测试遍地开花，整个产业足够大，国产配套供应商才能迅速成长起来。/p

10T/100mm无液氦高磁场大口径超导磁体系统中国科学院电工研究所研制成功具有10T高磁场、100mm孔径可以长期运行的无液氦超导磁体系统。该系统近日通过中国计量科学院的现场测试，可供长期稳定运行。普通的高磁场超导磁体需要在液氦环境下运行，但是日益高涨的液氦价格使得磁体运行成本高昂，繁琐复杂的液氦操作也限制了超导磁体的广泛应用。研究和发展新型的超导磁体系统以消除对于液氦的依赖和节省运行成本具有重要的意义。中科院电工所王秋良研究组，长期致力于具有特种功能和结构的复杂磁场分布的高磁场超导磁体科学和技术的研究。在中科院重大仪器项目和国家自然科学基金资助下，研制成功具有10T/100mm大口径的无液氦高磁场超导磁体系统，解决了一系列关键的基础技术问题。研制成功的超导磁体可提供的最大磁场为10.3T，磁体的室温可利用孔径为100mm，运行电流为120A，超导线圈的整体温度之差小于0.1K，磁体的最低运行温度达到3.6Ｋ。超导磁体系统实现连续运行，先后提供给中国科学院理化技术研究所、西门子（中国）有限公司、天津医科大学、深圳大学、农业科学研究院等单位进行了物理和生物医学、海水淡化等方面的科学实验研究。该项技术的发展极大降低了系统运行费用，为超导强磁场技术的应用开辟了一个新的时代，尤其对于需要长期运行的超导磁体（例如核磁共振NMR，MRI及其它科学仪器）具有重要的科学应用价值。系统的研制成功使得我国跻身于实用化超导磁体研究开发的国际先进行列。

性能优良的光学探针是构建高灵敏度、高时空分辨能力的光学传感与活体成像分析方法的物质基础，其发展一直受到人们的关注。中国科学院化学研究所活体分析化学实验室马会民课题组长期从事该方面的研究，并取得了一系列的成果 (Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 6432 Anal. Chem., 2014, 86, 6115 Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 10916 Chem. Sci., 2016, 7, 788 Chem. Sci., 2016, 7, 4694)。近年，该课题组还应邀系统总结并评述了光学探针的各种设计方法(Chem. Rev., 2014, 114, 590-659 Chem. Sci., 2016, 7, 6309-6315)。　　酪氨酸酶是黑色素癌的重要标志物，并与白化病、帕金森等疾病密切相关。因此，发展酪氨酸酶的光学传感与成像分析方法对相关疾病的诊断研究具有重要的意义。传统的检测酪氨酸酶荧光探针均包含4-羟基苯单元，在用于细胞等生物体系成像分析时受到活性氧物种的干扰，从而严重影响检测结果的准确性。最近，在国家自然科学基金委、科技部和中科院的大力支持下，该课题组提出了新的酪氨酸酶识别单元(3-羟基苄基)，并结合稳定的半菁母体，发展出了适用于细胞及活体斑马鱼成像的近红外光学探针(如图)，有效解决了现有荧光探针受活性氧物种的干扰问题。相关结果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 14728-14732)上。