水平仪磁阻尼原理

近年来，凝胶材料因其灵活可调的力学特性和丰富的功能，受到了各领域研究者的极大关注。然而，凝胶材料往往因溶剂的迁移而具有较低的稳定性，容易溶胀或干燥变形，已经成为制约凝胶材料深入应用的瓶颈难题。尽管已经开发了多种策略来提高凝胶的稳定性，然而，从热力学角度来看，如果凝胶中溶剂的含量偏离了聚合物的平衡溶胀状态，溶剂将不可避免的发生迁移。因此，若要准确控制凝胶中的溶剂含量，保持高稳定性，需要有效抑制溶剂迁移的动力学过程。基于“分子阻塞”超分子机制的有机凝胶构建思路。（论文课题组供图）机械互锁作用通过分子结构中的几何关系将不同的分子连接起来，这使得非共价连接的分子，能够保持稳定的聚集状态。西安交通大学化学学院“智能高分子”团队吴宥伸副教授和张彦峰教授，从机械互锁超分子原理中汲取灵感，提出了“分子阻塞”超分子机制，利用溶剂分子与交联网状结构之间的尺寸差异带来的阻滞，有效抑制溶剂在凝胶内的迁移。通过设计和合成分子尺寸超过1.4 nm的液态支链柠檬酸酯(branched citrate ester, BCE)，并将这种大体积分子作为溶剂与交联聚脲原位聚合，制备获得系列新型“分子阻塞”凝胶。“分子阻塞”凝胶具有与普通聚合物或弹性体相媲美的卓越稳定性，可储存10个月而无任何形貌或力学性能改变，并能耐受高温烘烤，保持质量和性能的稳定。特别是“分子阻塞”凝胶的杨氏模量能够在1.3 GPa至30 kPa的大范围内连续调控，变化幅度达到创纪录的43000倍，有效覆盖了现有交联树脂、塑料、弹性体和凝胶的范围。同时，“分子阻塞”效应作为一种非共价耗散机制，赋予了凝胶材料独特的粘弹性力学特性，使其具有高阻尼，达到和超过了商业化的聚氨酯和聚脲材料。上述研究成果，近期发表于《先进材料》，西安交通大学化学学院为第一单位，西安交通大学生命学院为合作单位。论文第一作者为化学学院吴宥伸副教授，论文通讯作者为化学学院副院长张彦峰教授。这一研究受到了国家自然科学基金和西安交通大学分析测试中心的支持。

论文题目：Room-Temperature and Tunable Tunneling Magnetoresistance in Fe3GaTe2‑ Based 2D van der Waals Heterojunctions发表期刊：ACS Applied Materials & Interfaces IF: 9.5DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.3c06167【引言】 基于范德华 (vdW) 异质结构的磁隧道结 (MTJs)具有原子尺度上清晰且锐利的界面，是下一代自旋电子器件的重要材料。传统的Fe3O4、NiFe和Co等材料所制成的MTJ相关器件在10-80K温度下的磁阻率仅为0.2%-3.2%，主要是因为在制备过程中界面处会受到不可避免的损伤。寻找拥有清晰且完整界面的垂直磁各向异性(PMA)的铁磁性晶体就成为了发展MTJ相关器件的关键。二维过渡金属二硫属化物是一种具有清晰的界面二维铁磁材料，近年来成为制备MTJ相关器件的明星材料。然而，在已报道的研究中，尚未有在室温下还展现出一定隧穿磁阻率的相关研究。【成果简介】 近日，华中科技大学相关团队利用小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3制备出了基于垂直范德华结构的室温条件下的MTJ器件。器件的上下电极为Fe3GaTe2，中间层为WS2。非线性I-V曲线显示了Fe3GaTe2/WS2/Fe3GaTe2异质结构的隧穿输运行为。在10K的温度下，其隧穿磁阻率可达213%，自旋极化率可达72%。在室温条件下，所制备器件的隧穿磁阻率仍可达11%，此外，隧穿磁阻率可以通过外加电流进行调控，调控范围为-9%-213%，显示出了自旋滤波效应。相关工作以《Room-Temperature and Tunable Tunneling Magnetoresistance in Fe3GaTe2‑ Based 2D van der Waals Heterojunctions》为题在SCI期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上发表。 文中所使用的小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3具有结构小巧紧凑(70 cm x 70 cm x 70 cm)，无掩膜直写系统的灵活性，还拥有高直写速度，高分辨率等特点，为本实验提供了方便高效的器件制备方案。 小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3【图文导读】图1. Fe3GaTe2/WS2/Fe3GaTe2异质结构的MTJ器件结构及表征。（a）Fe3GaTe2/WS2/Fe3GaTe2异质结构的MTJ器件结构的示意图。（b）Fe3GaTe2/WS2/Fe3GaTe2异质结构的MTJ器件各部分的AFM表征。（c）MTJ器件的刨面图。图2. Fe3GaTe2霍尔器件的磁传输特性。（a）利用MicroWriter ML3无掩模光刻机制备的Fe3GaTe2霍尔器件的AFM表征结果。（b）Rxx随温度的变化。（c）不同温度下，Rxy随磁场的变化。图3. Fe3GaTe2/WS2/Fe3GaTe2异质结构的MTJ器件的电磁输运特性。（a）在10K和300K的温度下的I-V曲线。（b）在温度为10K和电流为10nA的条件下，电阻和隧穿磁阻率随磁场的变化。图4. 在10K到300K的温度范围内的磁输运测量结果。(a)隧穿磁阻率在不同温度下的结果。（b）隧穿磁阻率随温度的变化。（c）自旋极化率随温度的变化。图5. 论文中制备的器件与其他论文中器件的自旋极化率比较。【结论】 论文中，华中科技大学相关团队利用小型台式无掩膜直写光刻系统- MicroWriter ML3 制备了基于Fe3GaTe2/WS2/Fe3GaTe2异质结构的MTJ器件。该器件在10K的温度下，隧穿磁阻率高达213%，自旋极化率为72%。与已报道的MTJ器件相比，论文中所制备的器件在室温下的隧穿磁阻率仍可达11%，为自旋电子器件的发展提供了一种可能。此外，在论文中还可以看出，小型台式无掩膜直写光刻系统-MicroWriter ML3得益于其强大的光刻和套刻能力，可以十分方便地实现实验中所设计图形的曝光，是各学科科研中制备各类微纳器件的得力助手。

p style=" text-align: center " /p p style=" text-align: center" img style=" width: 335px height: 500px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/3c79e2a4-8698-4355-bfa0-58a9e6aa4a50.jpg" title=" 0.jpg" height=" 500" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 335" / /p p style=" text-align: center " strong 阻尼器疲劳试验台PLW /strong br/ /p p 　 strong 　1.生产厂商 /strong /p p 　　上海百若试验仪器有限公司 /p p 　　 strong 2.采购单位 /strong /p p 　　成都博瑞精信科技有限公司 /p p 　　 strong 3.主要功能 /strong /p p 　　阻尼器、助力器耐久性能测试 /p p 　　加载波形正弦运动规律，编程循环嵌套不低于3层 /p p 　　对阻尼器、助力器进行力——位移功量图绘制，力——位移——时间曲线图绘制 /p p 　　产品具有轴向疲劳加载、侧向同时加载的功能 /p p 　　 strong 4.产品技术特点 /strong /p p 　　1) 采用高集成度、强大的控制、数据处理能力、高可靠性控制测量系统。 /p p 　　2) 采用基于神经元自适应PID算法的全数字、三闭环(力、变形、位移)控制系统，实现力、变形、位移全数字三闭环控制，各控制环间可自动切换，并在各方式间切换时实现无冲击平滑过渡。 /p p 　　3) 可进行定位移、定速度、定应变、定应变速率、定负荷、定负荷速率等多闭环控制模式。 /p p 　　4) 高精准24Bit数据采集系统，高分辨率，可扩展至8路AD采集。 /p p 　　5) 试验过程中实时显示滞回环曲线。 /p p 　　6) 试验过程中显示负荷、位移峰值谷值变化情况。 /p p 　　7) 试验过程中显示动态波形加载曲线。 /p p 　　8) 加载波形具有多层循环嵌套，且不低于3层。 /p p 　　 strong 5.产品技术参数 /strong /p p 　　最大试验力：动态± 60kkN /p p 　　负荷示值准确度：± 1% /p p 　　加载频率：0.01-50Hz /p p 　　振幅：4.3Hz时± 6.5mm /p p 　　横向力：2000N /p p 　 strong 　6.产品应用介绍 /strong /p p 　　产品主要应用于阻尼器、助力器的动刚度测试，在进行动态加载时设备具有恒定侧向负载的加载能力，以模拟阻尼器实际工况，并按阻尼器轴向受力情况进行模拟，正弦波加载，按照一定的规律进行循环内置3层以上的嵌套循环控制。控制功能上并增加按照阻尼器的运动谱模拟控制功能。产品采用伺服电机油源进行疲劳动力加载，有效地降低能耗及噪音。在设备工作时，根据试验要求，系统会根据设定的频率和振幅，自动耦合电机转速，输出合适的流量，不产生多余的流量，系统不发热。转速低，噪音也低。作动器采用液压静压轴承油膜密封方式进行密封，活塞杆由高压油膜支撑，可以承受一定的侧向力，保证了伺服作动缸的高动态性和高寿命等特性。这种无粘阻现象的特性可以在高动态下确保对试样实施高灵敏的轴向力控制以及试验所需直线运动的高精度位移控制。中文软件界面，符合客户的操作习惯。系统的高响应，低噪音，多循环嵌套控制运动谱，符合客户对这一领域试验的需求。 /p

仪器简介：比利时IMCE公司是一家专业的测试弹性模量和阻尼内耗分析仪器的生产厂家, 仪器基于共振频率动态测量方法, 应用完全非破坏性测试技术, 适用于陶瓷及金属等多种材料的生产(质量控制)及科学研究领域, IMCE公司是目前世界上唯一能在1750C高温和气氛控制条件下, 利用目前最先进的软件评估及研究, 精确测定共振频率、弹性模量、剪切模量和阻尼内耗等相关技术指标。 公司主要产品有：1、弹性模量和阻尼内耗分析仪 型号：RFDA MF Professional 2、高温炉： 型号：RFDA-HT1700 型号：RFDA-HTVP1700C 型号：RFDA-HTVP1600 HT1600, HT650. HT1050 3、软件 型号：RFDA MF Software 在中科院沈阳金属研究所高性能陶瓷与复合材料重点实验室及测试中心有该公司2套先进的高温测试系统。 技术参数：1、共振频率。 10Hz ~ 130KHz2、阻尼或内耗（10ˉ5-----0.1） 3、弹性模量 4、剪切模量 5、泊松比率 6、温度：室温--1750C。 7、气氛控制8，真空系统，激光检测主要特点：1、动态法测试（线性或非线性） 2、样品完全非破坏性测试符合ASTM-E-1876-99方法创新点：双样品高温弹性模量仪HT1700,在原有HTVP1700基础上，简化结构，去掉真空组件，增加了双样品支座及测试系统；性能上除了不能做真空及密封外，其它指标同HTVP1700相同，并且可以在普通空气下实验，可以同时测试2个样品，设备体积减小，提高测试效率一倍，价格降低一半！目前世界上同类设备中温度最高，双样品结构独一无二！ 高温动态弹性模量和阻尼分析系统

p style=" line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 高等学校仪器设备对人才培养、科学研究、社会服务、文化传承创新及国际交流合作等核心工作具有支撑服务作用。仪器设备支撑体系的建设水平，关系到立德树人根本任务的落实效率。需要从落实根本任务的角度认识仪器设备平台建设，将根本任务观点内化于仪器设备支撑服务体系规划、建设、完善、服务等方面。 /p p style=" line-height: 1.5em margin-top: 10px " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 围绕“双一流”建设构建高水平仪器设备群落。仪器设备是科学研究、技术开发等工作的物质基础。应从服务突破关键科学问题和解决国家重大需求角度，规划统筹仪器设备的购置和管理。从简单的单一学科出发转变到服务前沿交叉学科与技术，聚焦新科学、新技术等原始创新需求，围绕关键核心尖端设备，搭建仪器群落，实现跨学科、多用途、全功能平台，提高仪器设备解决科学、技术问题能力效率。跳出学科、方向的藩篱，仪器设备群落才能够为大成果、大团队、大突破提供物质基础。 /p p style=" line-height: 1.5em margin-top: 10px " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 构建两支人才队伍。一是领军队伍的建设。利用领军人物所具有的战略眼光、学术视野、创新经验，为对仪器设备群落建设指明方向，构建先进仪器设备群落服务未来发展，优化现有群落充分发挥作用和潜力，淘汰落后群落，推动科技创新和发展。二是专业化技术支撑团队的建设。利用技术人员充分发掘并完善群落功能细节，提供科技问题技术解决方案，并由此提升技术支撑队伍的专业化水平。促进技术队伍融入创新团队，共享科研创新发展成果和荣誉，促进大国工匠精神与情怀传承。 /p p style=" line-height: 1.5em margin-top: 10px " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 创新仪器设备群落产学研新机制。仪器设备群落是多种技术、设备的聚合，不是一个学科、一个企业能够构建的。高校应改变仪器设备用户的传统定位，利用高校学科、人才等优势和丰富使用经验，对群落的技术、方案进行凝练，提出创新性思路，推动新方法、新方案的研发，成为仪器设备开发的主要动力之一。企业则应加大与高校之间联系，与高校共同开发高校尖端设备，形成仪器设备群落建设新思想。 /p p style=" line-height: 1.5em margin-top: 10px " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 发挥仪器设备群落在“三全育人”中的应用。仪器群落不仅仅为顶尖科学研究服务，也是“三全育人”鲜活的载体。高精尖设备的展示，可以使学生了解我国科技发展、社会进步的成果，增强自豪感、爱国情怀，也可以使学生正视我们与发达国家的差距。仪器设备的背后是一代代高校教职工的奋斗历程，发掘仪器设备背后的人文兼职，为“四史”教育的创新提供了方案。 /p p style=" line-height: 1.5em margin-top: 10px " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 高水平仪器设备群落是设备、人员、管理、情怀融合的支撑服务平台。四者的有机结合，有利于整合优化科技资源配置，必将为科技创新活力激发、创新人才培养、基础科学及核心技术原始创新、国际竞争和合作等提供高水平支撑服务。 /p

【科学背景】极大磁阻（XMR）是自旋电子设备中的重要现象，具有广泛的应用前景，如磁传感器、磁性存储器和硬盘驱动器等。近年来，XMR 的研究成为了材料科学的热点，特别是在 Weyl 半金属中，这些材料以其完美的电子-空穴对称性和极高的电导率而著称。然而，这些半金属在实际应用中仍面临挑战，例如样品质量和稳定性问题，这限制了 XMR 现象的进一步探索和应用。鉴于此，科学家们转向了新兴的二维材料系统，如石墨烯摩尔超晶格，作为研究 XMR 的新平台。在这种背景下，上海科技大学刘健鹏课题组、王竹君课题组、李军教授等研究者们开发了三维交织的扭曲石墨烯螺旋（TGS）系统，并对其电子性质进行了深入探讨。通过操控螺旋位错轴以实现 7.3° 的旋转角度，研究人员观察到了在 14 T 磁场下和 2 K 温度下，TGS 结构的磁阻达到 1.7 × 107%，并伴随着金属-绝缘体转变。这一转变在磁场超过约 0.1 T 时变得明显，表明在 3D TGS 系统的部分填充三维朗道能级中存在复杂的关联态。这些研究结果不仅为 XMR 提供了新的实现平台，也推动了对二维层状摩尔系统中拓扑结构的工程化探索。【科学亮点】（1）实验首次探讨了三维交织扭曲石墨烯螺旋 (TGS) 系统中的极大磁阻 (XMR) 现象。研究发现，在14 T 磁场和2 K 温度下，这些结构的磁阻达到了创纪录的 1.7 × 107%。这一发现主要得益于TGS系统中的拓扑结构和高质量晶体形成。（2）实验通过对三维TGS系统的量子振荡测量，识别出两个不同的频率，分别对应于4.67 T的电子区域和6.67 T的空穴区域，这些结果与霍尔效应测量结果一致。这表明该系统中存在复杂的电子-空穴补偿效应，可能是由于层间距变化和远程带重整化效应导致的粒子-空穴对称性扰动。（3）在施加外部磁场时，观察到从金属到类似绝缘体的显著转变。该转变的临界温度 T* 在 3 T 以上的磁场中稳定在约 26.9 K，表明3D零级朗道能级的填充开始。这种现象可能与电子之间的关联效应有关。（4）实验还发现，随着温度升高，磁阻的显著增加（1.7 × 107%）与金属-绝缘体转变密切相关。这种增加与类似于魔角扭曲双层石墨烯中观察到的同旋 Pomeranchuck 效应相似。我们的结果为通过工程化二维层状摩尔系统的拓扑结构实现 XMR 提供了新的可能性。【科学图文】图1：在施加 7 T 磁场下的各种半金属中的 XMR。图2：扭曲石墨烯螺旋的结构分析。图3：量子振荡。图 4：扭曲石墨烯螺旋中的异常金属-绝缘体转变。【科学结论】本文通过在三维扭曲石墨烯螺旋（TGS）系统中首次观察到的极大磁阻（1.7 × 107%），展示了摩尔系统中独特的电子行为和其对磁场响应的潜力。这一发现表明，通过精细调控材料的拓扑结构和高质量晶体形成，可以在二维层状摩尔系统中实现前所未有的磁阻效应。这为材料科学界提供了新的思路，展示了如何利用结构设计和电子调控来探索和利用新的物理现象。其次，实验中识别出的两个不同频率的量子振荡和与之相关的金属-绝缘体转变，揭示了在三维朗道能级中可能存在的复杂关联态。这不仅挑战了传统的磁阻理论，还提示我们需要重新审视和扩展对材料中电子行为的理论框架。特别是在磁场作用下，材料的电子态可以发生显著的变化，这对设计具有特殊磁电性质的材料和器件具有指导意义。文献详情：Zhang, Y., Xie, B., Yang, Y. et al. Extremely large magnetoresistance in twisted intertwined graphene spirals. Nat Commun 15, 6120 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-50456-0

辩证法中曾经讲过运动是永恒的，静止是相对的。科研实验中的运动与静止也是非常有意思的。2016年2月11日晚，美国激光干涉引力波天文台-LIGO通过观测两个黑洞的碰撞融合过程，宣布并证实了引力波的存在。这一发现了广义相对论实验验证后一块缺失的拼图，其意义之重大也可想而知。 图1 美国激光干涉引力波天文台-LIGO 引力波是什么？现代物理学认为，引力波是一种与电磁波不同的辐射，无法通过电磁辐射直接观测。引力波与宇宙中物质的相互作用是非常微弱的，因此可以传播至很远的宇宙空间。引力波是一种时空涟漪，如同石头被丢进水里产生的波纹一样。黑洞、中子星等天体在碰撞过程中有可能产生引力波。 简单来说，如果把肉眼和光学望远镜比喻成“看”，那么射电望远镜就像是“听”，而引力波就是“感知”。通过涟漪的波动，来反推出核心漩涡的信息。引力波探测是「开眼看」别的提升，使我们终于有能力去探测宇宙原始的“黑暗”。 自从1916年爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在，近百年来人们不断尝试在实验上去验证。而实验难的两个部分是对长度测量的精度以及外界震动的干扰。只有实验装置之间近乎理想状态的相对“静止”，才能测出这宇宙间缥缈的“运动”。 经过长期的精心设计，人们在2016年成功利用长距离激光迈克尔逊干涉原理将引力波造成的长度变化放大到测量精度以内。在避免外界震动干扰方面，人们成功利用悬浮加电磁阻尼技术将相距千米的实验装置相对震动降低到了接近理想的“静止”状态。正是实验技术的不断提升，才让科学家完成了人类在宇宙探索上的又一壮举。 图2 Montana全新推出的超高阻尼HILA系统（中间区域采用悬浮加电磁阻尼技术） 目前这一减震技术已经应用在了比较精密的小型实验装置上。美国Montana公司新推出的超高阻尼低温光学恒温器HILA系统就是利用悬浮加电磁阻尼减震技术，成功将震动加速度降低到了1、超精细多功能无液氦低温光学恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C122418.htm2、低温热去磁恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C201745.htm3、综合物性测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C17086.htm4、皮米精度位移激光干涉器：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C159543.htm更多信息... ...

称重百年事，称心奥豪斯。随着2021年推出奥豪斯第一款IP69K防水台秤Defender 6000并热销，越来越多的用户开始记住它3mm厚316不锈钢防刀戳面板，可视化的三色LED点阵检重显示屏，红外无线感应器、无接触操作，还有长达一年的超长待机。称心，源于专业。时光回到1912年，奥豪斯"哈佛之旅"天平面世，它很快成为用来测评其它机械式天平的一个标准，这项标准一直保持到今天。两年后，奥豪斯获得了第一项专利，推出第一个专为粮食检测生产的设备。1950年代，高架三梁天平面世，到今天它在教育行业仍然不缺拥趸，如果说在美洲大陆上有祖孙三代使用过同一款天平，我们不会感到奇怪。1966年，Dial-O-Gram天平荣获《产品工程杂志》颁发的杰出设计大奖，因为美观和舒适的客户体验——我们的审美一直在线。也是在60年代，奥豪斯以低成本第一次结合了磁阻尼再装产品，获得更快的称量结果。性价比和务实的创新，一直刻在奥豪斯的基因里。如果您需要降本增效，我们是专业的选择。专业在于持续创新。80年代，奥豪斯第一个便携式实验室质量天平Port-O-Gram面世，辨析度达到1：20000，同期还推出了第一款水分仪。2000年，新的Ranger系列工业标准台秤进一步拓宽了OHAUS工业产品线。两年后，随着专为珠宝行业市场开发的天平推出，大众已经可以在很多行业，如珠宝店、咖啡店等近距离接触到奥豪斯产品，而不只是实验室。2007年，奥豪斯Defender 5000台秤就推出了“免标定”的概念，整秤使用航空接头连接，多重秤体与仪表可交叉配置，实现客户选择多样化。之后持续创新，更大更亮的屏幕，丰富的功能模式配合大容量数据存储，还有丰富的通讯端口、支持标签打印机等。看不见的创新就更多，各种型号的称重模块嵌套入不同的机械设备，助力制药、食品到锂电池和光伏晶片。专业在于对细节的尊重。每个行业对称重产品需求各有不同，食品行业需要符合NSF认证要求；Defender 6000无设计卫生死角、无裸露螺纹，易清洁，使用食品级材料316不锈钢；还有专为食品行业量身定制的Valor系列产品。制药行业要求符合CFR21 part 11相关要求，奥豪斯称重产品提供用户权限管理、电子签名、审计追踪等功能，Explorer系列分析和精密天平在这个行业的成功令人印象深刻。 专业在于量身定做的效率和随时待命的服务。奥豪斯高效率的内部工具及流程，专业的系统集成能力满足不同行业客户定制化需求。专业的售前及售后服务为客户提供近全天侯的服务。无论是食品、制药还是锂电行业客户对平台秤有特殊应用需求，都会第一时间组织产品经理、研发工程师、应用服务工程、质量部同事等成立临时项目组，高效地提供定制化解决方案。 专业在于更可靠的品质。早在1928年，奥豪斯就推出了自我校准玛瑙轴承，其设计原理可以减少磨擦力，增长天平的寿命——“用得住”至今仍是奥豪斯核心卖点之一，在中国举行的“寻找最老奥豪斯天平”活动中，超过20年的甚至排不进前三，最早的已经用了40年，依然运行良好。技术上不是谁都可以公开说“遥遥领先”的，但好的品质必然来自产品从设计层面开始进行的各种质量测试。奥豪斯提供的每一项产品参数都进行了严格的内部测试以保证产品性能，包括：50万次按键寿命测试、50万次疲劳加载、防尘防水等级测试、跌落测试、冲击测试、过载测试、EMC电磁兼容性测试、安规测试等。严格的供应链管理流程，LIMES制造系统保证所有参数符合生产标准，所有生产记录可追溯；ATM设备实现自动生产测流程，减少人为因素对质量造成的影响。 专业在于合规，在于对自己更高的要求。符合ISO等体系标准之外，奥豪斯严格遵守CPA要求及全球范围内的各项法规及安规认证例如（NTEP/MC、OIML/EC、UL、TUV、CE等），符合GWP/GMP要求，例如可保存时间日期等。至于绿色生产，减碳和零碳排放项目，奥豪斯同样在持续努力。 转眼百年，如今，哪家常春藤没台奥豪斯？还有制药、食品、化工、新能源和数之不尽的第三方检测实验室。称重百年，何以称心？奥豪斯：因为很努力，所以被选择。奥豪斯集团成立于1907年，拥有遍布各地的营销、研发和生产基地。通过不断为各地用户提供优质的称量产品与完善的应用方案，奥豪斯产品已遍及环保、疾控、食药、教学科研、食品、新能源和制药工业等各种应用领域，赢得了广泛的认可与青睐。我们致力于提供符合各国安全、环境及质量体系的产品，涵盖电子天平、台秤、平台秤、案秤、摇床、台式离心机、加热磁力搅拌器、涡旋振荡器、干式金属浴、实验室升降台和电化学产品等。

巨磁阻效应自发现以来就被广泛应用于MRAM、磁传感器等自旋电子器件中。目前，基于巨磁阻效应的自旋电子器件主要是铁磁体磁隧道结，其研究和发展受限于铁磁体的使用。因此，为进一步提升自旋电子器件的磁阻比等性能，探究其他磁体开发的高效自旋电子器件的研究非常有必要。近期，东京大学的Satoru Nakatsuji团队对手性反铁磁体Mn3Sn组成的磁隧道结进行了深入探究。作者首先对Mn3Sn手性反铁磁态中自旋正极化、负极化和磁八极的投影态密度进行了表征，发现八极矩的大多数和少数能带之间存在明显的能量漂移，与铁磁性铁中自旋矩的大多数和少数能带的漂移非常相似，并根据第一性原理进行了模拟验证，结果表明Mn3Sn在基于隧穿磁阻(TMR)的器件(如MRAM)中具有巨大的应用潜力。此外，为了更好的观测其TMR效应，作者制备了基于Mn3Sn的磁性隧道结( MTJ )，测得室温下的隧穿磁阻(TMR)比率约为2%，出现在手性反铁磁状态下簇磁八极的平行和反平行构型之间。该成果以《Octupole-driven magnetoresistance in an antiferromagnetic tunnel junction》为题发表在Nature上。图1 带簇磁八极的反铁磁隧道结（a）铁磁（FM）隧道结示意图（b）反铁磁（AFM）隧道结示意图（c）（d）铁磁隧道结和反铁磁隧道结的投影态密度图（pDOS） 本文中，作者使用了英国Durham公司的磁光克尔效应系统-NanoMOKE3，通过系统自带的磁滞回线测量功能，对反铁磁隧道结顶部和底部Mn3Sn电极的矫顽力进行了测量。图2 室温基于手性Mn3Sn反铁磁体的磁隧道结表征图 （a）高分辨率TEM表征图（b）磁光克尔测量示意图（c）顶部和底部Mn3Sn反铁磁体的磁滞回线图 英国Durham公司是依托于英国Durham大学的高科技企业。与Durham大学强大的磁光学研究相对应，Durham公司的Russell Cowburn教授（英国剑桥大学卡文迪许实验室主任，英国科学院院士）设计并研发了灵敏度能到10-12 emu兼具Kerr显微镜与回线测量功能的高精度磁光克尔效应系统——NanoMOKE3。相比于历代MOKE系统，NanoMOKE3系统将磁光克尔的光路部分集成在光学盒中，避免了实验人员测试前搭建光路的工作，大大减少了实验人员操作量。另外，光学盒中的光路经过特殊设计，可以同时实现极向克尔和纵向克尔的测量，无需调整光路，只需更换镜片即可完成极向克尔和纵向克尔的切换。左）NanoMOKE3磁光克尔效应系统；右）NanoMOKE3光学集成盒因其高集成度的系统设计和开放式的样品环境，NanoMOKE3具备丰富的拓展性。实验人员可以以NanoMOKE3系统为基础，与其他实验设备组合搭建，进行其他领域方面的测量。一、低温磁光克尔系统NanoMOKE3系统允许用户在样品台部分搭建低温恒温器，实现低温磁光克尔的测量。例如，下图所示为NanoMOKE3与美国Montana Instrument无液氦低温恒温器进行了组合使用，从而实现了10K以下的磁光克尔测量。NanoMOKE3的低温磁光克尔测量性能在国内外领域内具有极高的水平。此低温MOKE方案已在南方科技大学安装使用。NanoMOKE3 磁光克尔系统与 Montana Instrument无液氦低温恒温器组合使用示意图二、晶圆扫描探测系统如今，越来越多的晶圆检测设备采用非接触式的光学测量，取代了传统的接触式晶圆测试方法。其中，以磁光克尔效应原理进行晶圆检测的方法就因其操作简单、检测速度快而被广泛使用。Durham公司在现有磁光克尔系统基础上改造升级，推出了超高灵敏度的晶圆扫描探测系统（wafer mapper），专门用于测量整个晶圆表面的磁滞回线和磁畴图像。系统中集成的磁光克尔能对整个晶圆样品区域（可按X和Y轴自由移动）进行磁滞回线扫描和区域Mapping的测量，最终绘制得到晶圆样品整体区域的磁性分布图，从而完成晶圆样品的检测。该款晶圆级磁光克尔测绘仪选用NanoMOKE3特创的光学盒，继承了其测量速度快，操作简单的优点。整个测量过程可以通过系统自带的LX PRO3软件完成，无需进行繁琐的实验预设值，大大增加了实验效率。晶圆扫描探测系统装配图 Durham公司特创的NanoMOKE3磁光克尔光学集成盒是Cowburn教授从事MOKE系统研发和深耕多年的结晶。不但减轻了实验人员的操作繁琐度，更重要的是以磁光克尔效应为基础，为更丰富领域的测量提供了可能，有望助力各个领域科研人员实现更高水平的突破！参考文献：[1]. Chen, X., Higo, T., Tanaka, K.et al. Octupole-driven magnetoresistance in an antiferromagnetic tunnel junction. Nature 613, 490–495 (2023).

近日，中国科学院微小卫星创新研究院发布9项仪器设备采购意向，预算总额达1.72亿元，涉及宽频域高灵敏卫星电磁洁净试验系统、高精载荷在环的超精稳控制验证系统、多光轴高精度对准测量系统、微振动测量与性能验证系统、微弱热弹变形高灵敏测量系统、全生命周期超洁净控制保障系统等，预计采购时间为2024年10月。中国科学院微小卫星创新研究院2024年10月仪器设备采购意向汇总表序号采购项目需求概况预算金额/万元采购时间1高精载荷在环的超精稳控制验证系统本项目建设满足不同类型载荷模拟系统，包含大口径相机图像模拟器、激光链路捕获模拟系统、干涉仪系统和多自由度航天器模拟系统等，模拟包含噪声的载荷输出信号，如图像、转角、距离等信息，经过处理转换成高精度姿态或轨道信息。建设适用于多种载荷的载荷在环超精稳控制器，将载荷信息与传统姿态敏感器测量信息进行融合，计算出相应任务的控制信息，即力或力矩。执行机构测量系统，将测得的力或力矩引入卫星高精度动力学仿真系统，得到相应的姿态及稳定度，最终实现载荷在回路地面半物理条件下超高稳定度控制闭环。19502024年10月2多光轴高精度对准测量系统本系统主要由隔振系统、运动系统与测量系统组成，其中隔振系统为运动与测量系统提供隔振支撑，主要由隔振地基、隔振平台及振动监测系统组成，运动系统主要由直线运动导轨、自准直仪俯仰轴转台、卫星偏航轴转台组成，测量系统主要由多个自准直仪（测量分辨率优于0.01角秒）及水平仪（测量分辨率优于0.2角秒）等构成，结合运动控制软件及测量系统数据采集软件，实现对被测星上设备的光学基准棱镜相对角度的测量。9992024年10月3微振动测量与性能验证系统根据微振动测量与性能验证流程，规划面向大型超稳载荷的微振动测试系统，五大子系统组成如下：1）微振动超静环境子系统；2）多扰源特性测试与分析子系统；3）微振动多功能模拟子系统；4）大型卫星系统级微振动测试子系统；5）微振动一体化仿真子系统。1） 超静微振动环境系统：通过对现有环境系统噪声源更精细化处理，显著降低环境系统噪声，实现10μg环境； 2） 多扰源特性测试与分析系统：基于新的弱力传感器和更高量程力传感器，建立5mN级的干扰力测量系统，满足多扰源的低噪声测试需求； 3） 微振动多功能模拟子系统：通过多轴振动同步控制技术，充分模拟微振动多轴共振环境，进行多工况的微振动模拟；精确模拟在轨无重力环境下微振动干扰工况； 4） 大型卫星系统级微振动测试系统：通过桁架系统和低频双悬吊系统，布置μg级高精度传感器系统和十毫角秒准直测试系统，测试卫星级微振动响应和传递；同时布置高承载气浮控制和主动控制系统，实现2.5t级卫星无重力微振动闭环验证系统的实施； 5） 微振动一体化仿真子系统：通过建立上述四部分过程中的试验数据系统，以及精细模型修正系统，充分的修正卫星微振动传递模型和干扰模型，获得高置信度的在轨仿真结果。39002024年10月4微弱热弹变形高灵敏测量系统包含1）环境保持系统：为高精度热变形测量提供稳定良好的测试环境，为测量过程提供需要的环境温度，同时降低热变形测量过程中的外界振动、环境温度波动、气流扰动等因素对测量结果的影响，是微弱热弹变形高灵敏测量系统的基础。 2）整体位移形面测量系统：用于测量获取不同温度场作用下航天器或关键部组件结构外形变化。可以方便快速的获取结构各个部位的形变情况，用于模型修正和结构构型设计合理性评估。 3）关键点高精度线位移测量系统：用于测量获取不同温度场作用下航天器或关键部组件关键点的线位移变形。获取满足测量精度要求的线位移变形数据，用于直接评估设计结果的满足度。 4）关键点角变形测量系统：用于测量获取不同温度场作用下航天器或关键部组件关键点的角变形。获取满足测量精度要求的角变形数据，用于直接评估设计结果的满足度。 5）高精度温度场测量系统：用于测量获取测试过程中航天器或关键部组件的温度场变化以及稳定后的温度场分布。确定温度场平稳时间、评估最终加载温度场有效性，同时获取温度场用于模型修正和设计方案优化。9102024年10月5超稳温度控制试验验证系统包含1）高精度测温系统 由精密驱动电源输出的驱动电压加载于高精度测温电路，该电路由精密分压电阻和高灵敏度热敏电阻构成，通过封闭处理后放置于精密恒温槽内以抑制元器件的温度漂移。热敏电阻上的微小分压信号通过锁相放大器滤除信号源的固有噪声后，放大信号输入高性能ADC，最后输出的信号转换成分辨率优于10μK的温度读数。2）超稳热试验环境系统 超稳热环境试验系统由有源控温区、无源控温区和热屏蔽通道组成，如下图所示。对热阻尼层1进行主动控温，控温精度优于10mK量级，通过热阻尼层1与热阻尼层2间被动阻尼的设计，最终实现内部热沉温度稳定度满足10mK级精度。此外，无源测试对象和有源测试对象间设计有数据传输通道，通道内温度稳定度的优于1mK。3）高效传热系统 ①先进热管传热系统 实验系统主要由环路热管、加热系统、冷却系统、图像采集系统和数据采集系统组成。环路热管由蒸发器、补偿器、气体管路、液体管路和冷凝器组成，利用内部工质在蒸发器中蒸发并转移到冷凝段冷凝后，通过毛细芯将液体抽吸回流至蒸发段进行循环并传递热量。加热系统和冷却系统用于模拟星上的热端和冷端的换热条件。先进热管实验系统中设置局部可视化窗口并采用高速摄像机内部的流态进行采集和分析。气体管路和液体管路布置压力测点对流动压降进行测试，在蒸发器和冷凝器进出口布置温度测点对环路热管传热性能进行测试，得到热管的流动和传热性能。在保证环路热管高效的流动和传热性能的基础上，开展环路热管气体管路和液体管路的柔性管段与可展开式辐射器之间的集成，并进一步进行传热性能和寿命测试。②泵驱微通道两相传热系统 泵驱微通道两相传热系统开发平台的工作主要包括：基于仿真模拟对微通道的尺寸结构等进行优化分析，得到设定工况下的微通道散热器内流道的分布、数量、宽度和高度等结构设计的优选方案，并搭建微通道流动沸腾散热性能测试实验系统，完成微通道两相流系统的测试验证。7102024年10月6全生命周期超洁净控制保障系统超高洁净度AIT保障子系统是为卫星研制及在轨防污染提供全方位全流程的服务保障，需要从星上原材料控制、组件生产加工及清洁到卫星整星级AIT过程进行监控，实现卫星全流程的防污染控制。其需要从AIT洁净厂房建设、污染监控及检测能力及材料控制能力等方面进行管控。超高洁净AIT保障子系统，具有如下功能： 设备、人员：采用“逐次逼近，层层嵌套”的设计思路，经过三级净化专用通道进入千级环境，千级环境设备、人员严格控制：结构件、多层：在十万级环境下进行初步清洁静置，在万级下清洗除气，在千级环境下加工存储； 高洁净卫星材料专用除气设备：满足实时监测污染物出气率实时监测功能； 污染物监测功能：具备量化检测航天器材料表面颗粒物和分子污染物沉积相关技术指标的技术能力。11402024年10月7低噪声复杂耦合磁洁净测试系统高磁洁净度测试与试验系统主要包括测试场地、测试设备。试验设备主要包括精确磁补偿与充退磁装置、交流低频磁场测量装置、多磁偶极矩测量装置、无磁转台与转运装置、磁测设备标定装置、环境磁场监测装置、增强现实辅助测试装配装置、同心三轴磁测装置。17802024年10月8宽频域高灵敏卫星电磁洁净试验系统系统由高精度快速EMC仿真设计平台、超高电磁洁净度EMC/EMI测试暗室、超大静区紧缩场天线辐射特性测试暗室三大部分构成。系统主要具备如下功能： 1）基于集群计算的单机及整星级高精度快速EMC及天线电磁辐射的仿真设计，结合实测数据外推及局部物理验证手段进行低频段天线或载荷电磁辐射表征分析能力。 2）高灵敏度的EMC/EMI测试 提供高精度的星上载荷与平台的单机级与卫星整星级的EMC/EMI测试能力。依据军国标151B-2013及卫星对星上载荷与单机EMC/EMI的要求，提供CE101，CE102，CS101， CS106，CS109，CS114，CS115，CS16，RE101, RE102，RS101及RS103检测能力。特别针对未来超长波天文观察卫星（DSL）等对电磁洁净度有极高要求的科学卫星提供高电磁洁度的测量能力。 3）天线辐射特性测试 提供宽频域（0.4~60GHz,后期可拓展至110GHz）, 大测试静区（最大达4.5米）的整星天线辐射方向下图测试能力，可实现单天线及整星状态下天线辐射方向下图测试、增益测试、圆极化轴比测试、相位中心测试以及通信载荷的 EIRP与G/ T值等通信性能的测试。40302024年10月9基于局部物理验证的全维数字化性能评估子平台该平台主要围绕基于局部物理验证的MBSE系统工程开展的针对复杂化高精度航天器进行仿真和设计能力提升，拟提升航天器系统设计过程中的多物理场协同设计以及全链路误差分析等方面的能力。该子平台重点建设高复杂度MBSE、基于局部物理验证的全链路误差和噪声仿真、硬件支撑平台。通过该项目的建设，通过基于数字化的MBSE技术初步实现全链路误差模型的仿真及分析能力，迭代周期缩短一半的水平。1）面向多学科高复杂度MBSE附属软件 实现面向超净超稳超精航天器解决方案域以及系统架构搭； 具备外部软件协同计算分析能力； 覆盖航天器系统级到部件级力、热、电、磁、动力学模型涵盖。 2）基于局部物理验证的航天器全链路误差和噪声仿真系统 通过局部物理验证实现：探测器-有效载荷-航天器-任务效能的全链路噪声动态闭环仿真； 构建局部物理验证信息管理平台； 构建支持物理模拟仿真信息； 构建数字卫星交付能力。17842024年10月

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： ☛ 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：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：▪ 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

我国首台自主研发的量子磁力仪载荷——“CPT原子磁场精密测量系统”于7月27日搭载空间新技术试验卫星（SATech-01）发射。11月7日，国产量子磁力仪载荷的无磁伸展臂在轨展开，载荷进入在轨长期工作阶段，目前已获取五天的有效探测数据，实现了全球磁场测量，推进了我国量子磁力仪的空间应用研究。CPT原子磁场精密测量系统由CPT原子/量子磁力仪、AMR磁阻磁力仪、NST星敏感器、无磁伸展臂组成，由中国科学院国家空间科学中心太阳活动和空间天气重点实验室、复杂航天系统与电子信息技术重点实验室，以及中科院沈阳自动化研究所联合研制。无磁伸展臂一次性展开至4.35m后，处于伸展臂顶端的CPT原子磁力仪探头、AMR磁阻磁力仪探头、NST星敏感器远离卫星磁干扰和遮挡，开始获取有效探测数据。CPT原子/量子磁力仪在轨测量噪声峰峰值0.1nT。NST星敏感器获取了卫星在不同模式、不同时段下伸展臂的姿态变化实时数据，结合AMR磁阻磁力仪的三轴磁场探测，首次在轨验证了磁场矢量和姿态一体化同步探测技术。国产量子磁力仪首次全球磁场勘测图（空间中心太阳活动与空间天气重点实验室供图）CPT原子磁场精密测量系统载荷（空间中心、沈阳自动化所供图）无磁伸展臂地面展开测试（沈阳自动化所、空间中心和微小卫星研究院供图）CPT原子磁场精密测量系统伸展臂在轨展开状态示意图（微小卫星研究院供图）CPT原子磁力仪和AMR磁阻磁力仪在轨测量结果（空间中心供图）NST星敏感器相对于卫星本体坐标系的测试结果（空间中心、中科新伦琴NST星敏团队提供供图）

p 　　动态热机械分析(或称动态力学分析)是在程序控温和交变应力作用下，测量试样的动态模量和力学损耗与温度或频率关系的技术，使用这种技术测量的仪器就是动态热机械分析仪(Dynamic mechanical analyzer-DMA)。 br/ /p p 　　DMA仪器的结构及重要部件如图所示： /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/26b5a0aa-c61a-4937-9512-91ce4103c5fd.jpg" title=" DMA结构.jpg" width=" 400" height=" 238" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 238px " / /p p style=" text-align: center " strong DMA的结构示意图(左：一般DMA的结构 右：改进型DMA的结构) /strong /p p style=" text-align: center " 1.基座 2.高度调节装置 3.驱动马达 4驱动轴 5.(剪切)试样 6.(剪切)试样夹具 7.炉体 8.位移传感器(线性差动变压器LVDT) 9.力传感器 /p p 　　DMA核心的部件有驱动马达、试样夹具、炉体、位移传感器、力传感器。 /p p strong 驱动马达 /strong —以设定的频率、力或位移驱动驱动轴 /p p strong 试样夹具 /strong —DMA依据所选用夹具的不同，可采用如图所示的不同测量模式： /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/18bffd85-0be9-4361-927f-8be409b209c8.jpg" title=" DMA测量模式.jpg" width=" 400" height=" 152" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 152px " / /p p style=" text-align: center " strong DMA测量模式 /strong /p p style=" text-align: center " 1.剪切 2.三点弯曲 3.双悬臂 4.单悬臂 5.拉伸或压缩 /p p strong 炉体 /strong —控制试样服从设定的温度程序 /p p strong 位移传感器 /strong —测量正弦变化的位移的振幅和相位 /p p strong 力传感器 /strong —测量正弦变化的力的振幅和相位。一般DMA没有力传感器，由传输至驱动马达的交流电来确定力和相位 /p p strong 刚度、应力、应变、模量、几何因子的概念： /strong /p p 　　力与位移之比称为刚度。刚度与试样的几何形状有关。 /p p 　　归一化到作用面面积A的力称为机械应力或应力σ(单位面积上的力)，归一化到原始长度L sub 0 /sub 的位移称为相对形变或应变ε。应力与应变之比称为模量，模量具有物理上的重要性，与试样的几何形状无关。 /p p 　　在拉伸、压缩和弯曲测试中测得的是杨氏模量或称弹性模量，在剪切测试中得到的是剪切模量。 /p p 　　在动态力学分析中，用力的振幅FA和位移的振幅LA来计算复合模量。出于实用的考虑，用所谓的几何因子g将刚度和模量两个量的计算标准化。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/feb82561-d2c4-43db-a8c4-44864e46f3b1.jpg" title=" DMA-1.jpg" / /p p 可得到 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/c69705fc-1d40-430b-ab24-80b16e80df41.jpg" title=" DMA-2.jpg" / /p p F sub A /sub /L sub A /sub 为刚度。所以测定弹性模量的最终方程为 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/08ff85ae-0c32-4333-a18d-1aef926a698d.jpg" title=" DMA-3.jpg" / /p p 模量由刚度乘以几何因子得到。 /p p 　　各种动态热机械测量模式及几何因子的计算公式见下表： /p p style=" text-align: center " 表1 DMA测量模式及其试样几何因子的计算公式 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/1a1ebfe9-d3d3-4205-b263-c6348668361f.jpg" title=" DMA测量模式及其试样几何因子的计算公式.jpg" width=" 400" height=" 276" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 276px " / /p p 　　注：表中b为厚度，w为宽度，l为长度。 /p p strong DMA测试的基本原理： /strong /p p 　　试样受周期性(正弦)变化的机械振动应力的作用，发生相应的振动应变。测得的应变往往滞后于所施加的应力，除非试样是完全弹性的。这种滞后称为相位差即相角δ差。DMA仪器测量试样应力的振幅、应变的振幅和应力与应变间的相位差。 /p p 　　测试中施加在试样上的应力必须在胡克定律定义的线性范围内，即应力-应变曲线起始的线性范围。 /p p 　　DMA测试可在预先设定的力振幅下或可在预先设定的位移振幅下进行。前者称为力控制的实验，后者称为位移控制的实验。一般DMA只能进行一种控制方式的实验。改进型DMA能在实验过程中自动切换力控制和位移控制方式，保证试样的力和位移变化不超出程序设定的范围。 /p p strong 复合模量、储能模量、损耗模量和损耗角的关系： /strong /p p 　　DMA分析的结果为试样的复合模量M sup * /sup 。复合模量由同相分量M& #39 (或以G& #39 表示，称为储能模量)和异相(相位差π/2)分量M& #39 & #39 (或以G& #39 & #39 表示，称为损耗模量)组成。损耗模量与储能模量之比M& #39 & #39 /M& #39 =tanδ，称为损耗因子(或阻尼因子)。 /p p 　　高聚物受到交变力作用时会产生滞后现象，上一次受到外力后发生形变在外力去除后还来不及恢复，下一次应力又施加了，以致总有部分弹性储能没有释放出来。这样不断循环，那些未释放的弹性储能都被消耗在体系的自摩擦上，并转化成热量放出。 /p p 　　复合模量M sup * /sup 、储能模量M& #39 、损耗模量M& #39 & #39 和损耗角δ之间的关系可用下图三角形表示： /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/51080aa0-2961-4541-81f5-b04011690e46.jpg" title=" 复合模量三角形关系.jpg" width=" 400" height=" 191" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 191px " / /p p 　　储能模量M& #39 与应力作用过程中储存于试样中的机械能量成正比。相反，损耗模量表示应力作用过程中试样所消散的能量(损耗为热)。损耗模量大表明粘性大，因而阻尼强。损耗因子tanδ等于黏性与弹性之比，所以值高表示能量消散程度高，黏性形变程度高。它是每个形变周期耗散为热的能量的量度。损耗因子与几何因子无关，因此即使试样几何状态不好也能精确测定。 /p p 　　模量的倒数成为柔量，与模量相对应，有复合柔量、储能柔量和损耗柔量。对于材料力学性能的描述，复合模量与复合柔量是等效的。 /p p & nbsp & nbsp 通常可区分3种不同类型的试样行为： /p p 纯弹性—应力与应变同相，即相角δ为0。纯弹性试样振动时没有能量损失。 /p p 纯粘性—应力与应变异相，即相角δ为π/2。纯粘性试样的形变能量完全转变成热。 /p p 粘弹性—形变对应力响应有一定的滞后，即相角δ在0至π/2之间。相角越大，则振动阻尼越强。 /p p & nbsp & nbsp DMA分析的各个物理量列于下表： /p p style=" text-align: center " 表2 DMA物理量汇总 /p table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" align=" center" tbody tr class=" firstRow" td width=" 284" style=" border-right: none border-bottom: none border-left: none border-top: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 应力 /span /p /td td width=" 284" style=" border-right: none border-bottom: none border-left: none border-top: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " σ(t)=σ sub A /sub sinωt=F sub A /sub /Asinωt /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 应变 /span /p /td td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " ε(t)=ε sub A /sub sin(ωt+δ)=L sub A /sub /L sub 0 /sub sin(ωt+δ) /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 模量 /span /p /td td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " M*(ω)=σ(t)/ε(t)=M’sinωt+M’’cosωt /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 模量值 /span /p /td td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " |M*|=σ sub A /sub /ε sub A /sub /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 储能模量 /span /p /td td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " M’(ω)=σ sub A /sub /ε sub A /sub cosδ /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 损耗模量 /span /p /td td width=" 284" style=" border-width: initial border-style: none border-color: initial padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " M’’(ω)=σ sub A /sub /ε sub A /sub sinδ /span /p /td /tr tr td width=" 284" style=" border-top: none border-right: none border-left: none border-bottom: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:宋体" 损耗因子 /span /p /td td width=" 284" style=" border-top: none border-right: none border-left: none border-bottom: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " p style=" text-align:center" span style=" font-family:& #39 Times New Roman& #39 ,& #39 serif& #39 " tanδ=M’’(ω)/M’(ω) /span /p /td /tr /tbody /table p strong 温度-频率等效原理 /strong /p p 　　如果在恒定负载下，分子发生缓慢重排使应力降至最低，材料因此而随时间进程发生形变 如果施加振动应力，因为可用于重排的时间减少，所以应变随频率增大而下降。因此，材料在高频下比在低频下更坚硬，即模量随频率增大而增大 随着温度升高，分子能够更快重排，因此位移振幅增大，等同于模量下降 在一定频率下在室温测得的模量与在较高温度、较高频率下测得的模量相等。这就是说，频率和温度以互补的方式影响材料的性能，这就是温度-频率等效原理。因为频率低就是时间长(反之亦然)，所以温度-频率等效又称为时间-温度叠加(time-temperature superposition-TTS)。 /p p 　　运用温度-频率等效原理，可获得实验无法直接达到的频率的模量信息。例如，在室温，几千赫兹下橡胶共混物的阻尼行为是无法由实验直接测试得到的，因为DMA的最高频率不够。这时，就可借助温度-频率等效原理，用低温和可测频率范围进行的测试，可将室温下的损耗因子外推至几千赫兹。 /p p strong 典型的DMA测量曲线： /strong /p p 　　DMA测量曲线主要有两大类，动态温度程序测量曲线和等温频率扫描测量曲线。 /p p 　　动态温度程序测量曲线，是在固定频率的交变应力条件下，以一定的升温速率(由于试样较大，通常速率较低，以1~3K/min为佳)，进行测试。得到的是以温度为横坐标、模量为纵坐标的图线，图中可观察储能模量G& #39 ，损耗模量G& #39 & #39 ，和损耗因子tanδ随温度的变化曲线，反应了试样的次级松弛、玻璃化转变、冷结晶、熔融等过程。 /p p 　　等温频率扫描测量曲线，是在等温条件下，进行不同振动频率应力作用时的扫描测试。得到的是以频率为横坐标、模量为纵坐标的图线，图中可观察储能模量G& #39 ，损耗模量G& #39 & #39 ，和损耗因子tanδ随频率的变化曲线。等温测试的力学松弛行为与频率的关系又称为力学松弛谱，依据温度-频率等效原理，可将不同温度条件下的力学松弛谱沿频率窗横向移动，来得到对应于不同温度时的模量值。 /p

为促进电子显微学研究、电镜应用技术交流，打破时空壁垒，仪器信息网邀请电子显微学领域研究、技术、应用专家，以约稿分享形式，与大家共享电子显微学相关研究、技术、应用进展及经验等。同时，每期约稿将在仪器信息网社区电子显微镜版块发布对应互动贴，便于约稿专家、网友线上沟通互动。专家约稿招募：若您有电子显微学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎邮件投稿或沟通（邮箱：yanglz@instrument.com.cn）。本期将分享张承青老师为大家整理的关于电镜实验室环境对电镜的影响的系列约稿经验分享，以下为系列之五，以飨读者。（本文经授权发布,分享内容为作者个人观点, 仅供读者学习参考,不代表本网观点）系列之五 几种改善电磁环境方法比较被动式低频电磁屏蔽根据屏蔽材料不同主要分为两种：一种是使用高导磁材料（如钢、硅钢、玻莫合金等），另一种是使用高导电材料（如铜、铝等材料），虽然两种方法的工作机理截然不同，但是均可达到较好的减弱环境磁场干扰效果。A．使用高导磁材料（以下简称磁路分流法）的理论依据是：使用高导磁材料将一个有限空间A全维度包裹起来，在环境磁场强度为Ho时，由于高导磁材料的磁阻远远小于空气（普通Q195钢板磁导为4000，硅钢为8000～12000，玻莫合金为24000，空气为近似1），借用欧姆定律可以知道，当Rs远小于Ro时，Hi将远小于Ho。磁力线被低磁阻材料分流，有限空间A内的磁场强度下降到Hi，达到消磁效果（参见图一和图二。其中Ri为A空间的空气磁阻，Rs为屏蔽体的磁阻）。屏材内部的磁畴在磁场作用下产生振动，将部分磁能以热量的形式耗散。由于硅钢和玻莫合金都存在导磁率各向异性、施工时不能敲击和折弯及焊接等特点（虽然说起来可以通过热处理改善，但实际上面对这样大型的固定式产品，实际上无法操作，办不到啊），所以它们实际效能要大大打一个折扣！不过在某些特殊部位，不需要敲击折弯和焊接的情况下，做补充或加强还是可以的。），且价格昂贵，所以在电镜磁屏蔽中一般不会用于屏蔽体大量应用，仅少量用于特殊部位（如门缝、波导口等）补充加强。磁路分流法的屏效与屏材厚度大致成线性相关，理论上可以做到无限小。B．使用高导电材料（以下简称感生磁场法）的理论依据是：使用高导电材料将一个有限空间全维度包裹起来，环境磁场以其电场分量作用于屏蔽体，产生感生电动势，进而产生感生电流以及感生磁场。从电磁学基本原理可知，这个感生磁场与原有磁场大小相同（由于存在电阻，所以会略小一点）、方向相反（由于存在相位差，所以相位略有滞后），这样有限空间内的磁场被抵消，强度下降，达到消磁效果。感生磁场法的屏效与屏材厚度在一定范围区间内无关。C．两种方法的共同之处：拼接焊缝需要全满焊、焊缝高度不得低于屏蔽体母材厚度；必须注意各种尺度的开口及波导口设计。设计/制作是否成功，将严重影响屏效（适用木桶短板理论）。另外还需注意，屏蔽室內电镜位置的震动不得大于周边环境（曾经多次检测到磁场合格了，震动却反而比原来更大造成超标）。从它们的基本工作原理可以看出（磁畴在DC磁场下不会振动以产生热能的形式消耗磁场能量；DC磁场也不能产生感生反向电动势），磁路分流法和感生磁场法对DC完全无效。对near DC也基本无效（必要时还是要配备一套主动式消磁器改善near DC电磁干扰）。D．简单列个表格比较一下吧（相同部分就不说了）：优 点缺 点磁路分流法成本低，屏效可调（理论上无限）重量较大施工制作方便施工制作难度略大感生磁场法重量较轻（铝）使用有色金属材料基本机理决定屏效有限总体来说，还是磁路分流法略微占优。据本人非准确统计，国内现有磁屏蔽约400～600个，其中大多数是磁路分流法，感生磁场法估计约十分之一二。主动式低频消磁器在本系列之四《主动式低频消磁系统》中介绍过了，这里就不重复了，直接比较一下吧。与制作重量大、工期长、额外占用空间和成本高的低频电磁屏蔽相比。主动式低频消磁器体积小重量轻价格低、对环境无影响、可以后期购买安装等优点是很突出的。不过还有一点必须说一下：磁屏蔽往往是个“交钥匙”项目，就是说做磁屏蔽时往往连带把电、水、空调、照明、网络还有监控什么的统统包括进去了，如果反正要装修改造的话，性价比倒也挺高的呢。总体说来，被动式磁屏蔽的效果优于主动式消磁器，但是由于前述原因，某些环境下也只能选配消磁器。扫描电镜一般几种方法都区别不大，透射电镜建议还是尽量选用磁屏蔽（差点忘了说，场发射透射电镜对磁场要求一般比扫描电镜要高一大截呢，呵呵）。2020.10张承青作者简介作者张承青，退休前在某电镜公司工作多年，曾经做过约两千个（次）电镜环境调查、测试，参与多个电镜实验室设计及改造设计规划，在低频电磁环境改善和低频振动改善等方面有些体会，迄今仍在这些方面继续探索。附1：张承青系列约稿互动贴链接（点击留言，与张老师留言互动）： https://bbs.instrument.com.cn/topic/7655934_1附2：张承青系列约稿发布回顾拟定主题发布时间文章链接序言 电镜实验室环境对电镜的影响2020年10月13日链接系列之一 电子显微镜实验室环境调查的必要性2020年10月15日链接系列之二 电镜实验室的电磁环境改善2020年10月20日链接系列之三 低 频 电 磁 屏 蔽 实 践2020年10月22日链接系列之四 主动式低频消磁系统2020年10月27日链接系列之五 几种改善电磁环境方法比较2020年10月29日链接系列之六 低频振动环境改善2020年11月3日链接系列之七 谈谈电子显微镜的接地2020年11月5日链接系列之八 温度湿度和风速噪声2020年11月11日链接… … … … … … 附3：相关专家系列约稿安徽大学林中清扫描电镜系列约稿

2018年度“亚洲磁学联盟奖”（aums award）于6月4日在韩国揭晓，物理所韩秀峰研究员凭借“基于磁性缘体的磁子阀效应”项目荣获此奖。韩秀峰研究员团队创新性地采用yig磁性缘体作为磁性电、au作为中间层研制出了高质量、新型磁性缘体/金属/磁性缘体(mi/nm/mi)磁子阀结构，并且在该结构中次观测和发现了磁子阀效应(magnon valve effect)，揭示了磁子阀比值主要取决于磁性缘体/金属界面磁子-电子自旋转换效率的原理。[1] 图1：(a) 磁子阀结构、原理和测量示意图(b)-(c) ggg/yig和yig/au/yig区域的透射电镜图该项工作的相关研究进展发表在 phys. rev. lett.[2]，并且作为亮点文章在prl网站页重点推荐。在此我们祝贺quantum design的ppms和microsense vsm用户韩秀峰研究员团队，也祝愿他们今后能够再创辉煌！在上述的研究中，yig作为磁性缘体材料，有着其特的物理性能，其拥有低的gilbert阻尼因子。sun[3]等利用铁磁共振系统对yig薄膜进行了阻尼的测试研究，测出yig的阻尼因子大小约10-4。在对磁性材料的研究中，阻尼因子α是一个比较重要的参数，可以帮助我们提升电路及电子器件的传输效率和传输速度。图2：铁磁共振测试系统主机：phasefmr(常温)；cryofmr(低温)quantum design携手nanosc提供的高精度铁磁共振测试系统，可以快速有效地获取阻尼系数α，以及有效磁矩 meff、旋磁比γ、非均匀展宽δho等动态磁学参数，也可以表征静态磁学性能，如饱和磁化强度ms、各向异性、交换偏置等。该系统基于共面波导技术，无需矢量网络分析仪，可以提供宽频2~40ghz测试，并应用锁相测试技术，大大提高了信噪比，可以测试到1.4nm厚的薄膜。 图3 ：室温测试用共面波导 图4：用于ppms(versalab)铁磁共振样品杆图5：montana低温恒温器升cryofmr铁磁共振测试系统目前该系统可以应用于室温（基于电磁铁平台）、低温（配合ppms、versalab、montana恒温器），在上有包括中国科学院物理研究所、南京理工大学、三峡大学等用户在内的多套设备在运行，并使用该系统在prb等期刊上发表多篇文章。如franco[4]等用铁磁共振测试系统phasefmr对垂直磁化各向异性[cofeb/pd]n多层膜进行了研究，发现有效垂直各向异性随多层重复次数的增加而增大，部分测试数据见图6。 图6：phasefmr用户文章数据铁磁共振测试系统参数如下： 配置 带宽 温度范围 磁场大小phasefmr 2-18ghz 室温 根据电磁铁大小而定phasefmr-40 2-40ghzcryofmr 2-18ghz4-400k:ppms® /dynacool™ 55-400k: versalab™ 10-350k: mi cryostation±9, 14, 16 t:ppms® /dynacool™ ±3 t: versalab™ ±0.7 t: mi cryostationcryofmr-40 2-40ghz 如果您拥有电磁铁平台，快来升铁磁共振测试系统吧！如果您拥有ppms或者versalab，快来升铁磁共振测试系统吧!如果您拥有montana标准型低温恒温器，快来升铁磁共振测试系统吧！如果您也想在squid上进行铁磁共振测试，目前quantum design的工程师正在努力研发中，相信不久后，我们将会为您带来在squid上成功应用fmr的好消息！ 参考文献：[1]中国科学院物理研究所官网http://www.iop.cas.cn/xwzx/snxw/201806/t20180605_5021775.html[2] h. wu, l. huang, c. fang, b. s. yang, c. h. wan, g. q. yu, j. f. feng, h. x. wei, and x. f. han, phys. rev. lett. 120, 097205 (2018)[3] y. sun, h. chang, m. kabatek, y. y. song, z. wang, m. jantz, w. schneider, m. wu, e. montoya, b. kardasz, b. heinrich, s. g. e. te velthuis, h. schultheiss, and a. hoffmann, phys. rev. lett. 111, 106601(2013).[4] a. f. franco, c. gonzalez-fuentes, j. a° kerman, and c. garcia, phys. rev. b 95, 144417 (2017) 相关产品及链接：1、铁磁共振仪（fmr）：http://www.instrument.com.cn/netshow/c221410.htm2、ppms综合物性测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/c17086.htm3、多功能振动样品磁强计versalab系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/c19330.htm4、montana instruments超精细多功能无液氦低温光学恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/c122418.htm5、超导量子干涉仪器件squid：http://www.instrument.com.cn/netshow/c17093.htm

为促进电子显微学研究、电镜应用技术交流，打破时空壁垒，仪器信息网邀请电子显微学领域研究、技术、应用专家，以约稿分享形式，与大家共享电子显微学相关研究、技术、应用进展及经验等。同时，每期约稿将在仪器信息网社区电子显微镜版块发布对应互动贴，便于约稿专家、网友线上沟通互动。专家约稿招募：若您有电子显微学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎邮件投稿或沟通（邮箱：yanglz@instrument.com.cn）。本期将分享张承青老师为大家整理的关于电镜实验室环境对电镜的影响的系列约稿经验分享，以下为系列之三，以飨读者。（本文经授权发布,分享内容为作者个人观点, 仅供读者学习参考,不代表本网观点）系列之三 低频电磁屏蔽实践《低频电磁屏蔽实践》一文第一稿于2007年11月完成，曾被不知名朋友鼓捣到百度上置顶数年（未署名），本篇主要内容来自该文。此次经补充修改，第一次署名。孔乙己有名言：偷书不算偷，我抄自己的当然更不算啦。怕产生误解，特此说明一下。这里我们讨论一下低频电磁屏蔽的机理及推导计算（以下不加说明均指磁路分流法），和在实际工作中必须要加以注意的事项。对“感生反相电磁场法”感兴趣的朋友，请参见本系列之五《几种改善电磁环境方法比较》。许多“专业文献”在分析低频电磁屏蔽机理的机理时套用了中高频电磁屏蔽的理念和计算方法，致使计算和设计与实际结果偏差很大。有些中高频电磁屏蔽理念被盲目照搬到低频领域，造成不少误解、产生不少浪费和失误。众所周知，电磁波是磁场-电场交替传播的，既有电性又有磁性。所以往往很自然地推导出电磁波既可以用电场来度量，也可以用磁场来度量。可是这必需要做具体讨论。实际上泛泛谈论“电磁波”对讨论基本物理原理而言固然没错，但实际工作中，还必须结合频率来考虑。在频率趋于0时（频率等于零时，那就是直流磁场啦），电磁波的磁场分量趋强，电场分量渐弱；在频率升高时，电场分量趋强而磁场分量减弱。这是一个渐变的过程，没有一个明显的转变点。一般从零到几千赫兹时，用磁场分量可以较好地表征、度量和计算，所以一般我们用“高斯”或“特斯拉”做场强的单位；而在100kHz以上时，用电场分量表征比较好，这时就用伏特/米来做场强的单位。对于低频电磁环境，直截了当从减弱磁场分量入手应该是一个好办法。下面重点讨论屏蔽体内体积为40～120m3，屏蔽前磁场强度在0.5～50mGauss p-p(毫高斯 峰-峰值) 范围的低频（0～300Hz）电磁场屏蔽的实际应用（一般电镜实验室环境大致就是这样的）。考虑到性价比，屏蔽体材料如无特殊情况，一般应选择低碳钢板 Q195（旧牌号为A3）。 我们先来建立一个数学模型：1．计算式推导因为低频电磁波的能量主要由磁场能量构成，所以我们可以使用高导磁材料来提供磁旁路通道以降低屏蔽体内部的磁通密度，并借用并联分流电路的分析方法来推导磁路并联旁路的计算式。这里有以下一些定义：Ho： 外磁场强度Hi： 屏蔽内空间的磁场强度Hs： 屏蔽体内磁场强度A： 磁力线穿过屏蔽体的面积 A=L×WΦo：空气导磁率Φs：屏蔽材料导磁率Ro: 屏蔽内空间的磁阻Rs: 屏蔽材料的磁阻L： 屏蔽体长度W： 屏蔽体宽度h： 屏蔽体高度（亦即磁通道长度） b： 屏蔽体厚度由示意图一可以得到以下二式Ro=h/( A×Φo)=h/(L×W×Φo) (1)Rs=h/(2b×W+2b×L)Φs (2)由等效电路图二可以得到下式Rs= Hi×Ro/（Ho- Hi） (3)将(1)、(2)代入(3)，整理后得到屏蔽体厚度b的计算式(4) b=L×W×Φo(Ho-Hi)/ (W+L) 2Φs Hi (4)注意：在(4) 式中磁通道长度h已在整理时约去，在实际计算中Φo、Φs 、Ho、Hi等物理单位也将约去，我们只需注意长度单位一致即可。由(4)式可以看出，屏蔽效果与屏蔽材料的导磁率、厚度以及屏蔽体的大小有关。屏蔽材料导磁率越高、屏蔽材料越厚则磁阻越小、涡流损耗越大，屏蔽效果越好；在导磁率、厚度等相同的情况下，屏蔽体积越大屏效越差。因为整体材料的涡流损耗比多层叠加（总厚度相同）的涡流损耗要大，所以如无特殊情况不宜选用薄的多层材料而选用厚的单层材料。2．计算式校验我们用（4）式计算并取Φo=1, L=5m，W=4m，Φs=4000，计算结果与实测数据（收集这些数据花了好几个月呢）对照比较（参见表1），发现差别很大：表1厚度（mm） 场强（%）1.5234568外磁场强度100100100100100100100实测内磁场强度60～6545～50～35～27～22～168～12计算内磁场强度18.513.99.266.945.564.633.47注：1．外磁场强度为5～20mGaussp-p。 2．为便于比较将计算数值及实测数值都归算为百分数。 3．实测值系由不同条件下的多次测试折算而得。由于各次的测试条件不完全相同，所以只能取其大约平均数。事实上，由于各种因素的影响，试图建立一个简单的数学模型直接去分析和计算低频电磁屏蔽的效果是相当困难的。通过分析，发现计算与实测相比偏差较大主要有两方面的原因。并联分流电路的函数关系是线性的，而在磁路中，导磁率、磁通密度、涡流损耗等都不是完全线性关联，许多参数互为非线性函数关系（只是在某些区间线性度较好而已）。我们在推导磁路并联旁路的机理时，为避免繁杂的计算，忽略或近似了一些参数，简化了一些条件，把磁路线性化后计算。这些因素是造成计算精度差的主要原因。另一方面，商品低碳钢板的规格一般为1.22m×2.44m，按一个长×宽×高为5×4×3m3的房间来算，焊接缝至少五六十条，即便是全部满焊，焊缝厚度也往往小于钢板的厚度。另外屏蔽体上难免有开口和间隙，这些因素造成的共同结果就是：屏蔽体磁阻增大，整体导磁率下降。用并联分流电路的分析方法推导出的磁路屏蔽计算式必须加以修正才能接近实际情况。3．修正后的计算公式在(4)式基础上，我们引入修正系数μ，且考虑到空气导磁率近似为1，得到(5)式b=μ〔L×W(Ho-Hi)/ (W+L) 2Φs Hi 〕 (5)μ在3.2～4.0之间选取。屏蔽体体积小、工艺水平高可取小值，反之取较大值为好。我们用（5）式取μ=3.4计算出的结果与实测数据对照比较（参见表2），啊哈，这下吻合度基本可以满意。表2厚度（mm）场强（%）1.5234568外磁场强度100100100100100100100实测内磁场强度60～6545～50～35～27～22～168～12计算内磁场强度62.947.231.523.618.915.711.8注：其它情况与表1相同。必须指出的是，多次测试数据表明，虽然(5)式计算结果与多次的现场实测结果吻合度较高，但后来也发现个别相差较大的实例，究其原因是属于现场施工的问题。以下是在现场施工中可能发生的几种情况：1．个别部位（如门）用了薄钢板；2．钢板没有连续焊接且拼接缝过大；3．钢板焊缝深度不足，焊缝处导磁率变小，形成多处“瓶颈”；4．屏蔽体在设备基础部位开口过大且波导口处理不当；5．随意缩短波导管的长度或加工时有偷工减料现象；6．波导管壁厚过小；7．屏蔽体多点接地致使屏蔽材料中有不均匀电流；8．屏蔽体与电源中性线相连。一两处小小疏忽就会造成屏蔽效果严重劣化。这有点类似于“水桶理论” ：水桶的容量取决于最短的那块木板。对于这类隐蔽项目，质量往往由工艺保证。所以在选择一个可靠的施工单位、严格遵照设计工艺要求、加强现场施工监理、实施分阶段验收等方面，都是一定要引起高度注意的。屏蔽体的开口设计：设计一个屏蔽体，一定会碰到开口问题。常见开口设计的理论方法大多难以在低频磁屏蔽设计中直接应用。下面以一个房间的屏蔽设计为例来讨论。1．小型开口房间内安装的被屏蔽设备，一般都需要供应动力、能源和冷却水等等。这些辅助设施大多位于屏蔽室之外，通过进出水管、进排气管和电缆连接进来。我们可以将这些管道和电缆适当集中，统一经由一个或数个小孔穿过屏蔽体。小孔可用与屏蔽体相同的材料做成所谓 “波导口”，长径比为一般认为至少要达到3～4﹕1（现场条件允许的话长些更好）。例如小孔直径为80mm，则长度至少为240～320mm。2．中型开口空调的通风口、换气扇的进排气口等直径（或者正方形、长方形的边长）一般在400～600mm左右，这样算来波导口的长度将达到1200～2400mm，这在实际施工中是无法承受的。这时可以用栅格将原来的开口分隔为几个同样大小的小口。例如将一个400×400mm的进风口分隔为九个等大的栅格，则长度由1200～1600mm减少为400～530mm（栅格增加的风阻很小，可以忽略不计）。设计和加工时注意以下几点：1）栅格的材料与屏蔽体相同，不要随意减小材料的厚度；2）栅格的截面尽量接近正方形；3）在长度可以接受的情况下，尽量减少栅格的数量，以减少加工难度和风阻；4）栅格各处都要连续焊接，以免磁阻增大；5）各个开口接缝处，可以增加硅钢板就，以增加导磁性。3．可关闭的大型开口一般房间的门窗等开口都在1m×2m以至更大，这时应该依照门窗（均为与屏蔽体同样的材料制成）关闭后的非导磁间隙来设计波导口。设门窗关闭后的非导磁间隙为5mm（这在技术上并不困难，个别难以处理的地方可以加道折边），则波导口的长度为15～20mm。考虑到间隙是狭长的，这个长度尽量长些为好。注意这里的波导口并不是只由门窗的框构成，在所有的非导磁间隙处都要有一定厚度的折边，保证波导口的长度。为保证特殊情况下的安全撤离，屏蔽室的门框应特别加强，屏蔽门最好向外开启。下面有一个实际设计的例子：房间的长、宽、高分别为5米、4米和3.3米，原磁场强度x=10mGauss，y=8mGauss，z=12mGauss，试设计一低频电磁屏蔽，要求屏蔽体内任一方向的磁场强度小于2mGauss。参见图三。1．选用商品低碳钢板，Φs=4000，规格为1.22m×2.44m；2．按照（5）式分别从x、y、z三个方向来计算钢板厚度：μ取3.8，L×W分别以条件所给的长、宽、高代入，且与x、y、z等方向的原磁场强度对应。bx=3.8〔3.3m×4m×(10mGauss -2mGauss)/(4m+3.3m) 2×4000×2mGauss〕 =3.43mmby=3.8〔3.3m×5m×(8mGauss -2mGauss)/(5m+3.3m) 2×4000×2mGauss〕 =2.83mmbz=3.8〔5m×4m×(12mGauss -2mGauss)/(4m+5m) 2×4000×2mGauss〕 =5.28mm (若取长宽分别为10、6米，则可计算得b=2280/56000=8.91mm)全部钢板厚度至少为6mm（为防止环境磁场变化留有裕量亦可选用8～10mm），单层。全部焊缝要求连续焊接，并尽量使焊缝深度接近母材厚度。3．波导口处理（略。参见屏蔽体的开口设计）。以上实例完工后检测，完全达到设计要求。需要注意的是：由于磁屏蔽不能改善DC干扰环境，在需要改善DC电磁干扰环境时，需与具有消除DC功能的主动式消磁器配合使用。另有一种情况，对于电源线、变压器等产生电磁干扰的，也用铁管铁盒套住，是不是也可以改善呢？千万不要！多地多处的多次测试证明，电源线用铁管套住后磁场往往不会减少反而增大，似乎可以解释为这是加大了“源”的体积，提高了磁场发散效率。2020.10张承青作者简介作者张承青，退休前在某电镜公司工作多年，曾经做过约两千个（次）电镜环境调查、测试，参与多个电镜实验室设计及改造设计规划，在低频电磁环境改善和低频振动改善等方面有些体会，迄今仍在这些方面继续探索。附1：张承青系列约稿互动贴链接（点击留言，与张老师留言互动）： https://bbs.instrument.com.cn/topic/7655934_1附2：张承青系列约稿发布回顾拟定主题发布时间文章链接序言 电镜实验室环境对电镜的影响2020年10月13日链接系列之一 电子显微镜实验室环境调查的必要性2020年10月15日链接系列之二 电镜实验室的电磁环境改善2020年10月20日链接系列之三 低 频 电 磁 屏 蔽 实 践2020年10月22日链接系列之四 主动式低频消磁系统2020年10月27日链接系列之五 几种改善电磁环境方法比较2020年10月29日链接系列之六 低频振动环境改善2020年11月3日链接系列之七 谈谈电子显微镜的接地2020年11月5日链接系列之八 温度湿度和风速噪声2020年11月11日链接… … … … … … 附3：相关专家系列约稿安徽大学林中清扫描电镜系列约稿

药物冻干，电池爆炸；耐低温橡胶是如何在高寒环境下使用，哪种巧克力甜甜味美还不会在夏天熔化?纵观我们身边的任何物质都会经历温度变化的过程，材料随着温度变化其性质也会发生变化，影响制备工艺和使用性能，生产生活中无时无刻不都在上演着材料的“冰与火之歌”。为了对材料进行表征分析，热分析技术已经成为一种强有力不可或缺的分析手段。梅特勒托利多作为主要的热分析仪器制造商之一，将为大家详细介绍热分析技术及其应用。1 热分析技术概述物质在温度变化过程中可能发生一些物理变化（如玻璃化转变、固相转变）和化学变化（如熔融、分解、氧化、还原、交联、脱水等反应），这些物质结构方面的变化必定导致其物理性质相应的变化。因此，通过测定这些物理性质及其与温度的关系，就有可能对物质结构方面的变化作出定性和定量的分析，还可以被用来确定物质的组分及种类，测定比热容、热膨胀系数等热物性参数。图1-1 材料随温度变化发生的反应国际热分析和量热协会（ICTAC, International confederation for thermal analysis and calorimetry）于2004年对热分析提出新的定义：热分析是研究样品性质与温度间关系的一类技术。我国于2008年实施的国家标准《热分析术语》（GB/T6425-2008）中对热分析技术定义为：热分析是在程序控制温度下（和一定气氛中），测量物质的物理性质与温度或时间关系的一类技术。经过一百多年的发展，热分析技术凭借其快速、高效、低成本的优异特点，应用领域不断扩展，已逐渐成为新材料研究、产品设计和质量控制的必备的常规分析测试手段。根据测定的物理性质不同，国际热分析与量热协会ICTAC将热分析技术分为9类17种，如表1所示：表1-1 热分析技术分类在实际应用中，热分析技术还和其他分析仪器进行联用，例如红外光谱、拉曼光谱、气相色谱、质谱等分析方法，通过多种方式对物质在一定温度或时间变化过程内对材料进行结构和成分进行分析判断。2 重点热分析技术介绍2.1 差热分析（DTA, Differential thermal analysis）差热分析(DTA)是一种利用试样和参比物之间的温差与温度或时间的关系来评价试样的热效应。DTA曲线的纵坐标为试样和参比样的温度差（∆T），理论上单位应该为℃或者K。但因为记录的测量值通常为输出的电势差E，根据温度差与E的关系（公式（1）），转换因子b不是常数，而是温度T的函数，且其他传感器系统也存在类似的情况。公式（1）中，测量的温度差与热电偶输出的电势差E成正比，一些分析软件中DTA采集的信号经常为电势差的单位（μV）表示。现在DTA主要用于热重分析仪（TGA）等的同步测量，市场上已经难觅单独的DTA仪器。2.2 差示扫描量热法（DSC, Differential Scanning Calorimetry）2.2.1 DSC原理及规定差示扫描量热法（DSC）是在程序控制温度下和一定气氛中，测量输送给试样和参比物的热流速率或加热功率(差)与温度或时间关系的一类热分析技术。测量信号是被样品吸收或者放出的热流量，单位为毫瓦(mW)，热流指的是单位时间内传递的热量，也就是热量交换的速率，热流越大热量交换的越快，热流越小热量交换的越慢，热流可由式（2）得到公式（2）中，∆T为试样与参比物的温度差，R_th为系统热阻，系统的热阻对于特定的坩埚、方法等是确定的。通过该公式就可以测得热流曲线，也就是DSC曲线。对DSC曲线上的峰进行积分就能够得到某个转变过程中样品吸收或者放出的热量。DSC信号的方向根据ICTA规则(∆T=Ts-Tr)，规定为吸热朝下放热朝上，一般图片上标有^exo。反-ICTA(∆T=Tr-Ts)规则为吸热朝上，放热朝下，一般图片上标有^endo，不同规则的DSC曲线如图2-1所示。当样品吸收能量，这个过程被称作是吸热的，例如熔融和挥发过程。当样品放出能量，这个过程被称作是放热的，例如结晶和氧化分解过程。图2-1 DSC曲线：(a) ICTA规则，吸热向下； (b) 反-ICTA规则，吸热向上相比之下，DTA仅可以测试相变温度等温度特征点，DSC不仅可以测相变温度点，而且可以测得热量变化。DTA曲线上的放热峰和吸热峰无确定物理含义，而DSC曲线上的放热峰和吸热峰分别代表放出热量和吸收热量。通过DSC可以检测吸热或放热效应、测得峰面积(转变或反应焓值∆H)、确认所表征的峰或其他热效应所对应的温度（如玻璃化温度Tg、结晶点Tc、熔点Tm）以及测试比热容Cp，也可利用调制DSC测得潜热、显热以及可逆热流和不可逆热流，通过动力学可以计算得到活化能Ea。公式（3）中，DSC测得的总热流是由两部分组成的，一部分是由于温度升高引起的显热流，样品没有发生结构的变化；热流的第二部分是由于样品内部结构变化引起的潜热流，ΔHp表示这个反应完全发生所吸收或放出的热量。其中，C_p为样品的比热容，β为升温速率，ΔH_p为反应过程的焓变， dα/dt表示这个反应进行的程度。通常我们把没有发生反应时的热流曲线叫做DSC的基线，其实就是显热流曲线。由于物质的比热容都会随着温度的升高而增大，因此随着温度的升高DSC曲线应该向吸热方向倾斜，这个斜率就取决于样品的比热容随温度的变化率。图2-2 DSC热流曲线示意图2.2.2 DSC分类DSC分为热流式和功率补偿式，当前热流式DSC较为普遍，梅特勒托利多DSC均为热流式。热流式差示扫描量热法（Heat-flux type Differential Scanning Calorimetry, 简称热流式DSC），又称为热通量式DSC，是在按程序控制温度和一定气氛下，给样品和参比品输送相同的功率，测定样品和参比品两端的温差∆T，然后根据热流方程，将温差换算成热流差作为信号进行输出。功率补偿式DSC是在程序控温和一定气氛下，使样品与参比物的温差不变，测量输给样品和参比物功率（热流）与温度或时间的关系。热流式DSC采用单炉体，而功率补偿式DSC采用两个独立的炉体，分别对试样和参比物进行加热，并有独立的传感装置。图2-3 (a)热流式DSC和(b)功率补偿式DSC测量单元示意图2.2.3 DSC典型曲线图2-4为典型的DSC测试曲线示意图。在测试开始曲线出现了“1 启动偏移”。在该区域温度状态发生瞬时改变，有恒温变为升温，启动偏移的大小与样品热容及升温速率有关。在“3 玻璃化转变”区，试样热容增大，出现了吸热台阶。“4 冷结晶”区产生放热峰，“5 熔融”产生吸热峰，通过对峰面积的积分可以得到结晶焓和熔融焓。随着温度升高后为“6 分解”。图2-4 典型的DSC测试曲线示意图：1 初始基线漂移与样品热容成正比；2 无热效应时的DSC曲线(基线)；3 无定形部分的玻璃化转变； 4 冷结晶； 5 结晶部分的熔融； 6 在空气气氛中氧化降解了解更多，请点击链接差示扫描量热仪(DSC)www.mt.com/cn/zh/home/products/Laboratory_Analytics_Browse/TA_Family_Browse/DSC.html2.3 热重分析（TGA, Thermogravimetric Analysis）热重分析（TGA）是在一定控温程序和气氛下，测量试样质量与温度和时间之间的关系，可以获得样品质量随温度的函数。在此之前，人们使用TG作为这项技术的缩写。通过TGA可以检测样品质量的变化（增重或失重），分析质量变化台阶，以及在失重或增重曲线中确认某一台阶所对应的温度。TGA信号对温度和时间的一阶微变，表示为质量变化的速率为DTG曲线，是对热重信号的重要补充，当DTG曲线峰向上时试样质量增加，曲线峰向下试样质量会减小。热天平是热重分析仪中的重要部件，热天平具有三种不同的设计：上置式设计：天平位于炉体下方，试样支架垂直托起试样坩埚；悬挂式设计：天平位于测试炉体上方，测试坩埚放在下垂的支架上；水平式设计：天平与炉体处于同一水平位置，坩埚支架水平插入炉体。根据天平可达到的分辨率，可将天平分为半微量天平（10 μg）、微量天平（1 μg）、超微量天平（0.1 μg）。当样品以不同方式失去物质或与环境气氛发生反应时，质量发生变化，在TGA曲线上产生台阶或在DTG曲线上产生峰。典型的热重曲线如图2-5所示。在“1 挥发”区可为部分组分（水、溶剂、单体）的挥发；“2 分解”具有明显的失重台阶为聚合物的分解；“3 切换气氛”后，在“4 炭燃烧”表现为炭黑或碳纤维的燃烧台阶；“5 残留物”区质量变化微弱，主要为灰分、填料、玻璃纤维等残留。图2-5 典型的TGA测试曲线示意图：1 挥发；2 聚合物分解；3 气氛切换； 4 炭燃烧台阶； 5 残留物了解详情，请点击链接热重分析仪(TGA)www.mt.com/cn/zh/home/products/Laboratory_Analytics_Browse/TA_Family_Browse/TGA.html2.4 热机械分析（TMA, Thermomechanical Analysis）热机械分析TMA测量样品在设定应力/负载条件，样品尺寸变化与温度变化的关系。在TMA测试中，样品受恒定的力、增加的力或调制的力；而膨胀法测量尺寸变化则是使用能实现的小载荷来测量的。TMA具有不同的形变模式如图2-6所示，依据试样尺寸和特性进行选择：膨胀模式(A)：是TMA常用的测量模式。测试基于温度的膨胀系数。通常测试时探头施加一个非常小的力于样品上。压缩模式(A)：这种模式下，样品受力更大。穿透模式(B)：其目的在于测试样品的软化点。拉伸模式(C)：薄膜和纤维套件用于进行拉伸模式测试。可以测试由于收缩或者膨胀产生的较长形变。三点弯曲模式(D)：用来研究刚性样品弹性行为的理想模式溶胀模式(E)：许多样品在接触液体时会产生溶胀。通过溶胀套件可以测定样品在溶胀时发生的体积或长度变化。体积膨胀(F)：液体同固体一样也会发生膨胀。图2-6 TMA不同形变模式根据不同的测试模式，我们可以使用TMA检测热效应（溶胀、收缩、软化、膨胀系数的变化），确定某表征的热效应的温度、测量形变台阶高度以及测定膨胀系数。TMA的典型测试曲线示意图如图2-7所示。图2-7 典型的TGA测试曲线示意图：1 玻璃化转变温度以下的热膨胀；2 玻璃化转变温度(斜率改变)；3 玻璃化转变温度以上的热膨胀；4 塑性变形了解更多信息，请点击链接热机械分析仪(TMA)www.mt.com/cn/zh/home/products/Laboratory_Analytics_Browse/TA_Family_Browse/TMA_SDTA_1.html2.5 动态机械分析（DMA, Dynamic Mechanical Analysis）动态热机械分析（DMA）是一种测试材料机械性能和粘弹性能的重要技术，可用于热塑性树脂、热固性树脂、弹性体、陶瓷和金属等材料的研究。DMA测试在程序控温和周期性变化的应力下，测试动态模量和力学损耗与时间温度的关系。在DMA测试中，试样受到周期变化的振动应力，随之发生相应的振动相变。除了完全弹性的试样外，测得的应变都表现为滞后与施加应力的变化。这种滞后成为相位差即相角δ差。DMA仪器测量试样应力的振幅、应变的振幅以及相位差这三个物理量。图2-8 周期性的力作用下应力与应变的关系应力与应变之比称为模量，DMA分析得到的结果为复合模量M^*，复合模量由储能模量和损耗模量组成：储能模量（M^' ）：试样弹性特性的反应，是试样能否完全恢复形变的尺度损耗模量（M^”）：试样粘性特性的反应，是试样在形变过程中热量的消耗（损失）；损耗模量大表明粘性大，阻尼强。损耗因子（tanδ）：损耗模量和储能模量之比，反映的是振动吸收性，也称振动吸收因数。梅特勒托利多的DMA 1提供了六种不同的形变模式。对于特定的应用，适合的模式取决于测试需求、样品的性质和几何因子。包括以下六种测试模式：3-点弯曲模式(A)：这种模式用于准确测试非常刚硬的样品，例如复合材料或热固性树脂，尤其适合于玻璃化转变温度以下的测试。单悬臂(B)：这种模式非常适合于条形高刚度材料(金属或聚合物)。单悬臂模式是玻璃化转变温度以下的理想测试方法，而且是测试粉末材料损耗因子的推荐模式。双悬臂模式(C)：这种模式适合于低刚度的软材料，特别是比较薄的样品，例如膜材料。拉伸(D)：它是薄膜或纤维的常规形变模式。压缩(E)：压缩模式用于测试泡沫、凝胶、食品以及静态(TMA)测试。剪切(F)：剪切模式适合于测试软样品，例如弹性体，压敏胶，以及研究固化反应。2.6 热分析技术应用总结针对不同的材料以及想要测试的属性或热效应，所采用的热分析方法也存在差异，未得到理想的结果需要根据实际样品情况和测试需求来选择不同的热分析方法。表2-1合适的热分析技术选择作者：热分析技术应用顾问 邵艳茹参考文献J.O. Hill. For Better Thermal Analysis and Calorimetry III [M]. ICTA, 1991.热分析术语[S]. GB/T 6425-2008.陆立明. 热分析应用基础[M]. 东华大学版社.E. Ezm, M.B. Zakaria. State of the art and definitions of various thermal analysis techniques. [in] Thermal Analysis, 2021, 1-39.刘振海, 陆立明, 唐远旺. 热分析简明教程[M]. 科学出版社.UserCom, Mettler Toledo International Inc.

在全球半导体产业高速发展的今天，中国正以其前瞻性的战略布局和政策支持，推动国内半导体行业的跨越式发展。随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展，我国对半导体器件的需求日益增长，对器件可靠性与性能指标的要求也越发严格。晶圆测试:质量与效率的保障 晶圆测试是半导体制造过程中不可或缺的一步，它能够确保芯片在制造过程中的每一个阶段都能达到设计规格和性能要求。自动化和高精度的测试设备可以显著提高测试速度，缩短生产周期；通过精确检测，确保每一片晶圆的可靠性和一致性，降低不良品率；有效的测试可以减少返工和废品，从而降低生产成本。 在晶圆测试中，磁性器件需要在磁场扫描下测试，而传统的设备和方法较为耗时，会增加芯片的制造成本。在晶圆上方以高扫速改变磁场是工业化大批量生产正面临的挑战，今天要为大家介绍的Hprobe 磁性自动测试设备，其专利的磁场发生器技术，可以完美应对这项挑战。Hprobe 磁性自动测试设备 Hprobe 磁性自动测试设备是通过实现每个器件的快速测试时间，以更高的通量对晶圆在磁场下进行电探测。其专利技术3D磁场发生器和Hcoil-2T磁场发生器，能够满足大规模生产中对晶圆级电子探测的要求，独特设计的磁场发生器通过电源供电和空气冷却，不需要复杂的液体冷却。快速：更高的磁扫率，每秒高达10000件样品，实现高通量测试，并与批量生产的测试时间相匹配。灵活：具有独立可控空间轴的三维磁场，用于垂直和平面磁场的任意组合。强大：单一方向的超高强度磁场，结合更快的扫描速度，可在20微秒内达到2特斯拉。 Hprobe 磁性自动测试设备使用100-300mm自动晶圆探针台。集成了磁场发生器的测试头被置于晶圆探针台上。测试设备与以下自动探针台兼容：TEL (Tokyo Electron Limited)、ACCRETECH、Electroglas。技术原理 1、三维磁场发生器：三维磁场发生器能够产生三维磁场，其中每个空间轴可被独立驱动。该发生器具有多种组态，可在特定的1D、2D或3D方向上更大化磁场强度或表面覆盖。磁场的扫描速率在场强和角度上是可控的，扫描速率可达每秒10000件样品。 2、Hcoil-2T 磁场发生器：Hcoil-2T 磁场发生器是一种创新性的超紧凑型技术，能够以更快的扫描速度在单一方向产生超强磁场。利用这项技术，可以在不到20微秒的时间内达到±2特斯拉磁场。主要特点平面内和垂直方向的高磁场强度磁场的三维控制场强和角度扫描（旋转场）嵌入式校准传感器自动化测试程序MRAM参数提取软件可用于100至300 mm晶圆与标准探针卡兼容完整且可定制的软件，可创建测试序列和自动探测空气冷却测试设备1、测试头：磁场发生器集成在测试头中，后者被安装在自动晶圆探针台上，与单个直流或射频探针和探针卡兼容。 2、仪表架：测试设备使用高端控制和传感设备。测试设备的仪器组态可以按照用户需求而配置。3、磁场校准套件：磁场发生器配有磁场校准组件，由三维磁传感器和自动定位系统组成，用于在与被测设备完全相同的位置校准磁场。 4、软件：带图形用户界面GUI（graphical user interface）的软件，用于磁场的生成、校准，以及MRAM和磁传感器的自动化电测量。软件还包括晶圆厂自动化和生产控制功能。IBEX平台（用于MRAM测试） IBEX平台与200毫米和300毫米自动晶圆探针台兼容，专用于测试MRAM磁性隧道结，以及基于自旋转移矩（STT-MRAM）、自旋轨道矩（SOT-MRAM）和电压控制（VC-MRAM）技术的位单元。该系统能够在快速可变磁场和超窄脉冲信号下进行高通量测试。1、IBEX-P MRAM参数测试 IBEX-P系统以单通道或多通道配置运行，测试结构中包含过程控制和监控（PCM），因而可用于晶圆验收测试（WAT）时生产产量的统计过程控制（SPC）。 IBEX使用Hprobe的带有图形用户界面的专用一站式软件，既可在研发环节中手动操作，又可在全自动晶圆厂中自动操作。该软件包括专用于MRAM器件的更优化生产测试程序。 该系统采用Hprobe的磁场发生器专利技术，将磁场发生器集成到测试头中，后者安装在晶圆探针台上。 该测试设备由精选高端仪器驱动， 从而以更快的测试时间来表征MRAM磁性隧道结或位单元。涉及的仪器包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的专有构架模块集成。2、IBEX-F功能测试 IBEX-F系统专用于测试位阵列和片上系统（SoC）嵌入式MRAM存储器。 测试系统以单点或多点配置运行，用于MRAM阵列的表征和测试。其目的是进行产品开发、验证和鉴定，并转入生产。它还可用于嵌入式MRAM器件的大规模生产环境，在后端（BEOL）过程中进行芯片探测（CP）的筛选和分级。 该测试设备由精选高端仪器驱动，从而以更快的测试时间来表征MRAM磁隧道结或位单元。涉及的仪器包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的专有构架模块集成。关于MRAM 测试 与传统采用电荷存储数据的半导体存储器不同，MRAM（磁阻随机存取存储器）是一种非易失性存储器，使用磁化（例如电子自旋）方向来存储数据位。 与现有的半导体技术相比，MRAM具有许多优点，因为它本质上是非易失性的（例如，当电源切断时能够保存数据），同时还表现出非常好的耐久性（例如读/写周期数）和较低的运行功率。全新一代的MRAM为pSTT-MRAM（垂直自旋转移矩随机存取存储器），已被业界选择取代28/22nm以下技术节点的嵌入式闪存，目前各大半导体代工厂均可提供该产品。LINX 平台（用于传感器测试） LINX平台与200mm和300mm自动晶圆探针台兼容，用于测试基于xMR（磁阻）和霍尔效应技术的磁性传感器。该系统能够在静态和快速变化的磁场下进行测试，磁场在空间任何方向可控。LINX-1–磁性传感器测试仪 LINX-1测试仪专用于磁性传感器芯片的晶圆级分选。 该产品使用Hprobes的带有图形用户界面的专用一站式软件，以单通道或多通道配置来生成和校准磁场，包括静态或动态模式下优化的磁场生成模式。该系统具有可编程功能，可与用户的测试平台集成。 LINX-1采用Hprobe专有的磁场发生器技术，与3轴自动化测试头集成。它可以使用手动或自动加载的探针卡进行操作。 磁场的产生由高性能仪器驱动，以实现稳定的静态磁场或高扫描率的可变场。 仪器组包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的专有构架模块集成。关于传感器测试 磁性传感器检测由磁铁或电流产生的磁场和地磁场的强度。它们将磁场或磁编码信息转换成电信号，供电子电路处理。磁性传感器正变得越来越流行，因为它们可以用于多种应用场合，如传感位置、速度或运动方向。磁性传感器有以下几种类型： 霍尔效应传感器 霍尔效应传感器由半导体衬底上的条形载流导体构成，当置于磁通量中时，通过霍尔效应产生垂直于电流方向的电压。霍尔效应传感器被广泛应用于汽车和工业领域。AMR传感器 各向异性磁阻（AMR）传感器由条形或带状磁性各向异性材料组成，其等效电阻与磁化方向和导电方向的夹角有关。与其他磁电阻传感器相比，AMR传感器具有相对较低的磁电阻（MR）率。它们被用于工业、商业和空间技术，作为位移或角度传感器以及地磁场传感器。GMR传感器 巨磁阻（GMR）传感器具有三明治结构，由被界面导电层隔开的磁性薄膜组成。该传感器有两种电阻状态：当两个磁性层磁化方向平行时，器件为低阻态；而当两个磁性层磁化方向相反时，器件为高阻态。GMR传感器是一种温度稳定性好的精密磁场传感器。它们已被广泛应用于硬盘驱动器（HDD）行业以及工业应用中。TMR传感器 隧道磁阻（TMR）传感器由被隧穿势垒层分离的铁磁多层膜组成。TMR器件的电阻与两铁磁层磁化方向的夹角有关。与其它种类的磁场传感器相比，TMR传感器具有更好的信噪比、更高的精度、以及更低的功耗。TMR传感器在温度和寿命方面具有可靠稳定的性能。因此，TMR传感器在要求苛刻的应用中是首选。 关于Hprobe 法国Hprobe公司成立于2017年，总部位于具有“法国硅谷”的美誉格勒诺布尔，是SPINTEC（全球领先的自旋电子学研究实验室之一）的一家衍生公司。 法国Hprobe基于独有的三维磁场发生器等专利技术，致力于为磁性器件和传感器的晶圆级表征和测试提供系统解决方案。目前产品提供的服务内容涵盖磁技术开发所有阶段，能针对性的为MRAM（STT、SOT、VCMA）和磁性传感器（TMR、GMR等）进行表征和测试提供专用设备和服务。 依托投资方的自身优势，普瑞亿科半导体事业部聚焦国内半导体产业工艺发展，与Hprobe协力打造国内领先的晶圆级表征和测试系统解决方案，致力于为中国半导体行业客户提供研究级和生产级的MRAM和磁检测解决方案和服务支持。

古地磁学图片来源：摄图网古地磁学是一门介于地质学、物理学、地球物理学之间的交叉学科。古地磁学一般通过测定岩石或古文物的天然剩余磁化强度，研究地质时期地球磁场方向、强度、行星发动及其演化规律。岩石是天然矿物的结合体，其剩余磁性一般来自于岩石中的铁磁矿物，包含原生剩磁和次生剩磁。所谓原生剩磁指的是岩石形成时记录的地磁场信息。与之相对的，在岩石形成后得到的剩余磁性叫做次生剩磁，如岩石在外磁场的作用下（如自然雷电击中、流水风沙侵蚀）获得的剩磁。由于古地磁学研究的是岩石形成时地磁场的特征，故必须以准确地测量原生剩磁为先决条件。目前，岩石磁性是通过测量毫米到厘米大小的大块样品的净磁矩来分析的。目前常见的科学分析仪器有超导岩石仪、振动样品磁力仪等。然而，在亚微米尺度上，地质样品通常在矿物学和质地上都是不均匀的，只有小部分铁磁颗粒携带的剩余磁化。因此，在这种情况下表征岩石磁性需要一种能够在纳米空间尺度上成像磁场并具有高灵敏度的技术。例如，正广泛应用的扫描超导显微镜（SQUID）、磁阻显微镜、霍尔显微镜等。量子精密测量技术在古地磁研究中的应用（a）哈佛大学量子钻石显微镜（b）测量地质样品中的剩余磁化。（Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2017, 18(8):3254-3267）2011年，科研工作者们证实了金刚石中的氮-空位色心（简称NV色心）可以用于亚微米尺度上的磁成像。2017年，哈佛大学R.L.Walsworth等人利用自搭的基于NV色心的量子钻石显微镜，实现了岩石磁场的成像，其指标空间分辨率为5 um、视场范围为4 mm。通过减少金刚石与样品之间的距离（≤10 um）,实现磁矩灵敏度10-16 Am2，这一指标可媲美乃至超越SQUID、磁阻显微镜、霍尔显微镜等主流设备。此外，量子钻石显微镜还具有光学成像功能和成像速度快的优势。 可见，在地质、磁陨石的探测分析中，量子钻石显微镜展现出了巨大的应用潜力，为弱磁成像开辟了新的道路。随着人类对月球、火星等深空领域的不断探索，量子钻石显微镜也将应用于月岩、火星岩石的表征分析中。（a）量子钻石显微镜结构示意图（b）金刚石放置于样品上（Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2017, 18(8):3254-3267.）量子钻石显微镜的大致构造如上图（a）所示。整个探头部分置于三维的亥姆霍兹线圈中，其作用是施加外磁场使得金刚石内NV色心能级退简并。实验过程中金刚石紧贴于岩石样品表面，如上图（b）所示。下面简述量子钻石显微镜的工作原理。首先利用激光聚焦实现金刚石内NV色心量子态的初始化。然后扫描输入微波的频率，并通过辐射天线作用到NV色心上。当微波频率与NV色心能级共振时，NV色心的ms=±1态与ms=0态布居数反转，荧光强度下降。在成像区域内随微波频率变化的荧光信号经物镜收集后由收集光路成像到sCMOS相机上。在实验中通过sCMOS相机设定成像区域为M×N个像素点，每次进行图片采集相当于M×N个像素点同时进行荧光信号探测。在所有频点数据采集完成后，即得到完整的光探测磁共振谱（简称ODMR谱），通过相应的数据运算把每个像素点的磁场强度解算出来。最后把每个像素点的位置与磁场强度对应起来，用颜色区分各个像素点的磁场强度，实现二维磁场成像。国仪量子——量子钻石显微镜国仪量子推出的量子钻石显微镜2022年，国仪量子自主研制的“量子钻石显微镜”面向全球发布，这是一款基于金刚石NV色心技术的、先进的商用量子精密测量仪器，具有高空间分辨率、大视野、成像速度快等优势，有望在古地磁领域产生新的科学增长点。同时，在半导体、材料科学、细胞磁学、体外诊断等多个领域也具有广阔的应用前景。

对于研究磁学的科研工作者来说，市场上有不少测量静态磁学的仪器设备：高端的有Quantum Design公司著名的MPMS3（SQUID）以及功能更为丰富的PPMS系统；中等的有各种振动样品磁强计（VSM）；低端一些的有磁滞回线测试仪。另外还有一些辅助的磁学测量手段，例如磁光克尔效应测量，磁扭矩测量，磁弹性测量等，可以说静态磁学测量系统的手段是非常丰富的。然而静态磁学测量手段反映的只是宏观统计的测量结果，无法反映微观磁相互作用的结果。比较为大家所熟知的动态磁学测量手段就是铁磁共振测量。但是铁磁共振测量涉及到高频信号传输和复杂的数据分析，通常需要用昂贵的矢量网络分析仪来搭建，对于大多数科研工作者来说是非常困难的任务，而且信噪比难以达到较高的水平。瑞典NanOSC公司的phase-FMR铁磁共振测量系统，采用了两种特殊技术，在大提高测量信噪比的同时，对测量人员的技术要求也大为降低。先，phase-FMR采用了亥姆霍兹线圈加锁相放大器技术，使得交流信号测量的精度得到大提升，下图是系统的测量原理图。其次，phase-FMR使用了更加容易操作的CPW共面波导板作为高频信号的传输部件。使得测量频率范围更宽，也不再象谐振腔那样，限于几个特殊的频率点。可以在2-40GHz范围内的任何频率下进行测量。通过铁磁共振测量，获得不同频率下的共振线宽，就可也拟合出样品的相关动态磁学参数，主要有：有效磁矩: Meff，旋磁比: γ，阻尼系数: α，非均匀展宽: ΔHo。同时也可以获得饱和磁化强度Ms的信息。测量实例： 1、1.5纳米CFO薄膜的铁磁共振原始测量曲线及测量软件自带的数据分析曲线。即使使用高精度的MPMS系统，1.5纳米的薄膜测量起来已经比较困难了。Phase-FMR依然能获得较好的测量曲线。 2、退火对样品的磁学性能的影响 3、磁性薄膜的PSSW和FMR效应相关产产品链接：1、高精度铁磁共振仪 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C221410.htm2、美国Montana无液氦超低振动低温光学恒温器 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C122418.htm3、PPMS 综合物性测量系统 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C17086.htm

磁随机存储器（Magnetic random access memory，MRAM）是一种利用读取磁阻大小为原理的新型非易失性（Non-Volatile）随机存储器，与其他存储技术相比，MRAM在速度、面积、写入次数和功耗方面能够达到较好的折中，被业界认为是构建下一代非易失性缓存和主存的潜在存取器件之一。因此，近些年来MRAM引起了不少科研机构和企业的关注，相应的高端测试设备需求也随之增加，而Hprobe公司生产的IBEX-300晶圆超快三维磁场探针台为一个不错的选择。 IBEX-300晶圆超快三维磁场探针台 与传统的探针台相比，IBEX-300是专门用于晶圆片在磁场下的表征和测试的仪器。它基于技术的三维磁场发生装置来进行超快的磁阻测试，整个测试过程全自动完成，可以根据用户的测试需要来自定义测试程序，为磁性器件（传感器和存储器）的开发、工艺和生产带来了完整的测试解决方案。 主要应用方向：磁性隧道结磁随机存取存储器集成磁传感器(Hall, GMR, TMR)智能传感器 主要测试模式：开路/短路 测试AC/DC I-V, R-V 测试AC/DC 击穿电压测试读/写脉冲测试R-H 角度/幅值 回线测试误码率测试器件循环和稳定性测试 三维磁场发生装置超快磁场扫描 三维磁场发生装置可以实现各磁场空间轴的立驱动，也可以控制磁场在任意空间方向，以及产生旋转磁场等。磁场的扫描采样速率可由静态磁场控制到幅值超过10,000步/秒。 测试程序界面良率测试结果示意图 目前Hprobe公司已经向全球多个半导体工厂交付了IBEX-300三维磁场探针台，同时面向客户开放部分样品测试。

2023年5月25日，薄壁不锈钢焊缝（壁厚≤3.5mm）全壁厚穿透交流电磁场检测技术在某工程的应用申请获得了国家监管单位的正式批复，标志着中国核电工程有限公司牵头研发、国际首创的数字化无损检测技术取得重要突破。交流电磁场检测（Alternating current field measurement，简称ACFM）是一种新型表面和近表面的电磁无损检测技术，原理是激励线圈在工件中感应出均变电流，感应电流在焊接缺陷和腐蚀等位置产生扰动，利用传感器测量电场扰动引起的空间磁场畸变信号，从而实现缺陷的检测与评估。为解决工程射线检测数量多、需占用专门时间和空间窗口、辐射安全风险大的问题，中国核电工程有限公司依托自主科研，联合中国核工业二三建设有限公司、中国石油大学（华东）开展深度设计施工融合，从2021年4月起，项目团队相继实现了高灵敏度隧道磁阻检测探头、微缺陷梯度算法识别等软硬件关键技术突破，完成了检测系统集成、仿真和工艺研究、缺陷检出率分析、模拟验证和现场验证，形成了系列自主知识产权，并在积极布局海外专利、行业及国家标准。在研发的过程中，中国核电工程有限公司牵头组织了十余次的专项汇报和权威专家评审，来自中国特种设备检测研究院、中国核工业集团有限公司科技委、中国核动力研究设计院、中核武汉核电运行技术股份有限公司、国核电站运行服务技术有限公司、中广核检测技术有限公司、中核建中核燃料元件有限公司、哈尔滨焊接研究所、南昌航空大学等单位的国内行业权威专家多次对项目给予指导和建议。在工程推广的过程中,公司也组织了ACFM技术有效性第三方评估和ACFM人员专项培训和取证，监管部门和业主单位给予了大力支持。在工程实际中,中国核电工程有限公司与中核二三组织进行了近4000道焊口的局部试应用。从应用情况看，研发的ACFM技术具有不低于射线检测的检出能力，效率是RT的3倍以上、人力成本可降低70%以上，并可实现同步施工、无辐射安全风险，该良好反馈为ACFM最终全面落地打通了最后“一公里”。薄壁不锈钢焊缝全壁厚穿透交流电磁场检测技术获得国家监管单位批准，将极大推动此项技术的应用，有力地保证工程建设周期，并有可能带来核工程薄壁结构无损检测领域的一场变革。

近几年具有出色变形能力和可控性的磁流体机器人受到广泛关注。然而，这些研究大多是在体外进行的，将磁流体用于体内医疗应用仍然是一个巨大的挑战。同时，将磁流体机器人应用于人体也需要解决许多关键问题。本研究创建了基于磁流体的毫米机器人，用于体内肿瘤靶向治疗，其中考虑了生物相容性、可控性和肿瘤杀伤效果。针对生物相容性问题，磁流体机器人使用玉米油作为基载液。此外，该研究使用的控制系统能够在复杂的生物介质中实现对机器人的三维磁驱动。利用1064纳米的光热转换特性，磁流体机器人可以在体外杀死肿瘤细胞，在体内抑制肿瘤体积、破坏肿瘤间质、增加肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞增殖。这项研究为基于磁流体的毫米机器人在体内实现靶向治疗提供了参考。近日，北京航空航天大学机械学院冯林课题组提出了一种通过具有生物相容性的磁流体机器人实现肿瘤的光热治疗方法。该方法将磁流体的基载液改为具有生物相容性的植物油，通过三维电磁控制系统实现磁流体机器人的靶向控制，对该种磁流体机器人在体外与体内的生物相容性和光热肿瘤杀伤效果进行了细致的研究。本研究中的所有3D模型均使用摩方精密nanoArch® S140设备打印。相关研究内容以“Biocompatible ferrofluid-based millirobot for tumor photothermal therapy in Near-Infrared II window”为题发表在《Advanced Healthcare Materials》期刊上，冯林教授为通讯作者，硕士生纪易明为第一作者。图1.用于近红外 II 窗口肿瘤光热治疗的生物兼容磁流体液滴机器人（BFR）概念图。图2. BFR表征。(A)Fe3O4纳米粒子的 XRD 图。(B)Fe3O4纳米颗粒的傅立叶变换红外图。(C)油酸包裹Fe3O4纳米颗粒的傅立叶变换红外图。(D) BFRs 中纳米粒子的透射电子显微镜（TEM）结果。(E) 所制备磁流体的磁滞线。(F) 磁流体的紫外-可见-近红外吸收光谱。(G) 不同浓度的BFR在 1064 纳米近红外照射下的温度曲线。(H) 5个加热-冷却循环过程中BFR的光热稳定性研究。该研究制备了一种生物相容性磁流体（BFR），并对其进行了详细表征，如图2所示。该生物相容性磁流体由超顺磁性纳米颗粒（磁响应组分）和生物相容性植物油（基载液）构成。双层的油酸包裹磁颗粒使磁流体获得较好的稳定性。磁滞回线展现出该磁流体良好的磁响应能力。红外吸收光谱和光热升温曲线体现了该磁流体较好的光热转换效率和光热稳定性。图3. BFR在体外模拟血液循环环境中的运动。(A) BFR 可被控制移动到全血环境中三维血管模型的任意分支。比例尺：5 毫米：(B) BFR 在肝门静脉血管模型中的运动控制，显示了 BFR 由于可变形性和分裂能力而在血管中的可移动性。比例尺：2 毫米。(C) 磁流体机器人越过障碍物的侧面示意图。(D) BFR 在磁阻力作用下穿过障碍物和心脏组织表面的沟槽。(E) BFR 超声成像示意图。比例尺：5 毫米：(F) BFR 在一块牛心血管组织的内表面形成一个稳定的球体。(G) 超声成像视频快照，显示运动控制过程中 BFR 在不同时间的位置。比例尺：2 毫米。(H) BFR 在全血环境中逆流而上。比例尺：1 毫米。同时该研究对BFR在针对模拟体内靶向治疗环境的运动控制进行了详细研讨。通过四线圈三维电磁系统，磁流体机器人可以实现高精度三维运动控制。由于其具有极强的变形、分裂和融合能力，BFR可以在更为复杂的血管环境（如模拟肝门静脉模型）中运动，以及逆血流的运动。此外，因所选磁流体基载液材为有机液体，该种磁流体并不会与血管和心脏内壁发生粘连，可以实现在血管中和心脏表面的运动控制。磁颗粒与体内环境的密度差异也使得超声成像对BFR在体内的位置进行实时显示。图4. 体内肿瘤杀伤实验。(A) 各实验组裸鼠在治疗六天后的肿瘤情况，(B) 体重曲线。(C) 肿瘤大小曲线。(D) 六天治疗后离体肿瘤组织的体积统计。(E) 小鼠肿瘤切片的 H&E 染色结果。比例尺：50 微米。(F) 和 (G) 肿瘤切片的 TUNEL 和 KI67 染色结果。黑色背景图像为荧光图像，白色背景图像为特征荧光图像。比例尺：100 μm。此外，该种磁流体对体内肿瘤的治疗效果得到了验证。通过小鼠实验可以观察到治疗组小鼠的肿瘤体积有明显的减小。在染色结果中治疗组也展现出了对肿瘤组织的杀伤和抑制生长效果。

前文回顾：发明人库尔特的传奇人生——颗粒表征电阻法（上）一、经典库尔特原理在经典电阻法测量中，壁上带有一个小孔的玻璃管被放置在含有低浓度颗粒的弱电解质悬浮液中，该小孔使得管内外的液体相通，并通过一个在孔内另一个在孔外的两个电极建立一个电场。通常是在一片红宝石圆片上打上直径精确控制的小孔，然后将此圆片通过粘结或烧结贴在小孔管壁上有孔的位置。由于悬浮液中的电解质，在两电极加了一定电压后（或通了一定电流后）， 小孔内会有一定的电流流过（或两端有一定的电压），并在那小孔附近产生一个所谓的“感应区”。含颗粒的液体从小孔管外被真空或其他方法抽取而穿过小孔进入小孔管。当颗粒通过感应区时，颗粒的浸入体积取代了等同体积的电解液从而使感应区的电阻发生短暂的变化。这种电阻变化导致产生相应的电流脉冲或电压脉冲。图1 颗粒通过小孔时由于电阻变化而产生脉冲在测量血球细胞等生物颗粒时所用的电解质为生理盐水（0.9%氯化钠溶液），这也是人体内液体的渗透压浓度，红细胞可以在这个渗透压浓度中正常生存，浓度过低会发生红细胞的破裂，浓度过高会发生细胞的皱缩改变。在测量工业颗粒时，通常也用同样的电解质溶液，对粒度在小孔管测量下限附近的颗粒，用 4%的氯化钠溶液以增加测量灵敏度。当颗粒必须悬浮在有机溶剂内时，也可以加入适用于该有机溶液的电解质后，再用此有机 溶液内进行测量。通过测量电脉冲的数量及其振幅，可以获取有关颗粒数量和每个颗粒体积的信息。测量过程中检测到的脉冲数是测量到的颗粒数，脉冲的振幅与颗粒的体积成正比，从而可以获得颗粒粒度及其分布。由于每秒钟可测量多达 1 万个颗粒，整个测量通常在数分钟内可以完成。在使用已知粒度的标准物质进行校准后，颗粒体积测量的准确度通常在 1-2%以内。通过小孔的液体体积可以通过精确的计量装置来测量，这样就能从测量体积内的颗粒计数得到很准确的颗粒数量浓度。 为了能单独测量每个颗粒，悬浮液浓度必须能保证当含颗粒液体通过小孔时，颗粒是一个一个通过小孔，否则就会将两个颗粒计为一个，体积测量也会发生错误。由于浓度太高出现的重合效应会带来两种后果：1）两个颗粒被计为一个大颗粒；2）两个本来处于单个颗粒探测阈值之下而测不到的颗粒被计为一个大颗粒。颗粒通过小孔时可有不同的途径，可以径直地通过小孔，但也可能通过非轴向的途径通过。非轴向通过时不但速度会较慢，所受的电流密度也较大，结果会产生表观较大体积的后果，也有可能将一个颗粒计成两个[1]。现代商业仪器通过脉冲图形分析可以矫正由于非轴向流动对颗粒粒度测量或计数的影响。图2 颗粒的轴向流动与非轴向流动以及产生的脉冲经典库尔特原理的粒度测量下限由区分通过小孔的颗粒产生的信号与各种背景噪声的能力所决定。测量上限由在样品烧杯中均匀悬浮颗粒的能力决定。每个小孔可用于测量直径等于 2%至 80%小孔直径范围内的颗粒，即 40:1 的动态范围。实用中的小孔直径通常为 15 µm 至 2000 µm，所测颗粒粒度的范围为 0.3 µm 至 1600 µm。如果要测量的样品粒度分布范围比任何单个小孔所能测量的范围更宽，则可以使用两个或两个以上不同小孔直径的小孔管，将样品根据小孔的直径用湿法筛分或其他分离方法分级，以免大颗粒堵住小孔，然后将用不同小孔管分别测试得到的分布重叠起来，以提供完整的颗粒分布。譬如一个粒径分布为从 0.6 µm 至 240 µm 的样品，便可以用 30 µm、140 µm、400 µm 三根小孔管来进行测量。 库尔特原理的优点在于颗粒的体积与计数是每个颗粒单独测量的，所以有极高的分辨率，可以测量极稀或极少个数颗粒的样品。由于体积是直接测量而不是如激光衍射等技术的结果是通过某个模型计算出来的，所以不受模型与实际颗粒差别的影响，结果一般也不会因颗粒形状而产生偏差。该方法的最大局限是只能测量能悬浮在水相或非水相电解质溶液中的颗粒。使用当代微电子技术，测量中的每个脉冲过程都可以打上时间标记后详细记录下来用于回放或进行详细的脉冲图形分析。如果在测量过程中，颗粒有变化（如凝聚或溶解过程，细胞的生长或死亡过程等），则可以根据不同时间的脉冲对颗粒粒度进行动态跟踪。 对于球状或长短比很接近的非球状颗粒，脉冲类似于正弦波，波峰的两侧是对称的。对很长的棒状颗粒，如果是径直地通过小孔，则有可能当大部分进入感应区后，此颗粒还有部分在感应区外，这样产生的脉冲就是平台型的，从平台的宽度可以估计出棒的长度。对所有颗粒的脉冲图形进行分析，可以分辨出样品中的不同形状的颗粒。 大部分生物与工业颗粒是非导电与非多孔性的。对于含贯通孔或盲孔的颗粒，由于孔隙中填满了电解质溶液，在颗粒通过小孔时，这些体积并没有被非导电的颗粒物质所替代而对电脉冲有所贡献，所以电感应区法测量这些颗粒时，所测到的是颗粒的固体体积，其等效球直径将小于颗粒的包络等效球直径。对于孔隙率极高的如海绵状颗粒，测出的等效球直径可以比如用激光粒度仪测出的包络等效球小好几倍。 只要所加电场的电压不是太高，通常为 10 V 至 15 V，导电颗粒譬如金属颗粒也可以用电阻法进行测量，还可以添加 0.5%的溴棕三甲铵溶液阻止表面层的形成。当在一定电流获得结果后，可以使用一半的电流和两倍的增益重复进行分析，应该得到同样的结果。否则应使用更小的电流重复该过程，直到进一步降低电流时结果不变。 在各种制造过程中，例如在制造和使用化学机械抛光浆料、食品乳液、药品、油漆和印刷碳粉时，往往在产品的大量小颗粒中混有少量的聚合物或杂质大颗粒，这些大颗粒会严重影响产品质量，需要进行对其进行粒度与数量的表征。使用库尔特原理时，如果选择检测阈值远超过小颗粒粒度的小孔管（小孔直径比小颗粒大 50 倍以上），则可以含大量小颗粒的悬浮液作为基础液体，选择适当的仪器设置与直径在大颗粒平均直径的 1.2 倍至 50 倍左右的小孔，来检测那些平均直径比小颗粒至少大 5 倍的大颗粒 [2]。 二、库尔特原理的新发展 可调电阻脉冲感应法可调电阻脉冲感应法（TRPS）是在 21 世纪初发明的，用库尔特原理测量纳米颗粒的粒度与计数。在这一方法中，一个封闭的容器中间有一片弹性热塑性聚氨酯膜，膜上面有个小孔，小孔的大小（从 300 nm 至 15 m）可根据撑着膜的装置的拉伸而变来达到测量不同粒度的样品。与经典的电阻法仪器一样，在小孔两边各有一个电极，测量由于颗粒通过小孔而产生的电流（电压） 变化。它的主要应用是测量生物纳米颗粒如病毒，这类仪器不用真空抽取液体，而是用压力将携带颗粒的液体压过小孔。压力与电压都可调节以适用于不同的样 品。由于弹性膜的特性，此小孔很难做到均匀的圆形，大小也很难控制，每次测得的在一定压力、一定小孔直径下电脉冲高度与粒度的关系，需要通过测量标准颗粒来进行标定而确定。图3 可调电阻脉冲感应法示意图当小孔上有足够的压力差时，对流是主要的液体传输机制。 由于流体流速与施加的压力下降成正比，颗粒浓度可以从脉冲频率与施加压力之间线性关系的斜率求出。但是需要用已知浓度的标准颗粒在不同压力下进行标定以得到比例系数[3]。 这个技术在给定小孔直径的检测范围下限为能导致相对电流变化 0.05%的颗粒直径。检测范围的上限为小孔孔径的一半，这样能保持较低程度的小孔阻塞。典型的圆锥形小孔的动态范围 为 5:1 至 15:1，可测量的粒径范围通常从 40 nm 至 10 µm。 此技术也可在测量颗粒度的同时测量颗粒的 zeta 电位，但是测量的准确度与精确度都还有待提高，如何排除布朗运动对电泳迁移率测量的影响也是一个难题[4]。微型化的库尔特计数仪随着库尔特原理在生物领域与纳米材料领域不断扩展的应用，出现了好几类小型化（手提式）、微型化的库尔特计数仪。这些装置主要用于生物颗粒的检测与计数，粒度不是这些应用主要关心的参数，小孔的直径都在数百微米以内。与上述使用宏观压力的方法不同的是很多这些设计使用的是微流控技术，整个装置的核心部分就是一个微芯片，携带颗粒的液体在微通道中流动，小孔是微通道中的关卡。除了需要考虑液体微流对测量带来的影响，以及可以小至 10 nm 的微纳米级电极的生产及埋入，其余的测量原理和计算与经典的库尔特计数器并无两致。这些微芯片可以使用平版印刷、玻璃蚀刻、 防蚀层清除、面板覆盖等步骤用玻璃片制作[5]， 也可以使用三维打印的方式制作[6]。一些这类微流控电阻法装置已商业化。图4 微流计数仪示意图利用库尔特原理高精度快速的进行 DNA 测序近年来库尔特原理还被用于进行高精度、快速、检测误差极小的 DNA 或肽链测序。这个技术利用不同类型的纳米孔，如石墨烯形成的纳米孔或生物蛋白质分子的纳米孔，例如耻垢分枝杆菌孔蛋白 A（MspA）。当线性化的 DNA-肽复合物缓慢通过纳米孔时，由于不同碱基对所加电场中电流电压的响应不同，通过精确地测量电流的变化就可对肽链测序。由于此过程不影响肽链的完整性，如果将实验设计成由于电极极性的变化而肽链可以来 回反复地通过同一小孔，就可以反复地读取肽链中的碱基，在单氨基酸变异鉴定中的检测误差率可小于 10-6[7,8]。图5 纳米孔 DNA 测序库尔特原理的标准化 早在 2000 年，国际标准化组织就已成文了电感应区法测量颗粒分布的国际标准（ISO 13319），并得到了广泛引用。在 2007 年与 2021 年国际标准化组织又前后两次对此标准进行了修订。中国国家标委会也在 2013 年对此标准进行了采标，成为中国国家标准（GB/T 29025-2012）。参考文献【1】Berge, L.I., Jossang, T., Feder, J., Off-axis Response for Particles Passing through Long Apertures in Coulter-type Counters, Meas Sci Technol, 1990, 1(6), 471-474. 【2】Xu, R., Yang, Y., Method of Characterizing Particles, US Patent 8,395,398, 2013. 【3】Pei, Y., Vogel, R., Minelli, C., Tunable Resistive Pulse Sensing (TRPS), In Characterization of Nanoparticles, Measurement Processes for Nanoparticles, Eds. Hodoroaba, V., Unger, W.E.S., Shard, A.G., Elsevier, Amsterdam, 2020, Chpt.3.1.4, pp117-136.【4】Blundell, E.L.C.J, Vogel, R., Platt, M., Particle-by-Particle Charge Analysis of DNA-Modified Nanoparticles Using Tunable Resistive Pulse Sensing, Langmuir, 2016, 32(4), 1082–1090. 【5】Zhang, W., Hu, Y., Choi, G., Liang, S., Liu, M., Guan, W., Microfluidic Multiple Cross-Correlated Coulter Counter for Improved Particle Size Analysis, Sensor Actuat B: Chem, 2019, 296, 126615. 【6】Pollard, M., Hunsicker, E., Platt, M., A Tunable Three-Dimensional Printed Microfluidic Resistive Pulse Sensor for the Characterization of Algae and Microplastics, ACS Sens, 2020, 5(8), 2578–2586. 【7】Derrington, I.M., Butler, T.Z., Collins, M.D., Manrao, E., Pavlenok, M., Niederweis, M., Gundlach, J.H., Nanopore DNA sequencing with MspA, P Natl Acad Sci, 107(37), 16060-16065, 2010. 【8】Brinkerhoff, H., Kang, A.S.W., Liu, J., Aksimentiev, A., Dekker, C., Multiple Rereads of Single Proteins at Single– Amino Acid Resolution Using Nanopores, Science, 374(6574), 1509-1513, 2021. 作者简介许人良，国际标委会颗粒表征专家。1980年代前往美国就学，受教于20世纪物理化学大师彼得德拜的关门弟子、光散射巨擘朱鹏年和国际荧光物理化学权威魏尼克的门下，获博士及MBA学位。曾在多家跨国企业内任研发与管理等职位，包括美国贝克曼库尔特仪器公司颗粒部全球技术总监，英国马尔文仪器公司亚太区技术总监，美国麦克仪器公司中国区总经理，资深首席科学家。也曾任中国数所大学的兼职教授。 国际标准化组织资深专家与召集人，执笔与主持过多个颗粒表征国际标准 美国标准测试材料学会与化学学会的获奖者 中国颗粒学会高级理事，颗粒测试专业委员会常务理事 中国3个全国专业标准化技术委员会的委员 与中国颗粒学会共同主持设立了《麦克仪器-中国颗粒学报最佳论文奖》浸淫颗粒表征近半个世纪，除去70多篇专业学术论文、SCI援引近5000、数个美国专利之外，著有400页业内经典英文专著《Particle Characterization： Light Scattering Methods》，以及即将由化学工业出版社出版的《颗粒表征的光学技术及其应用》。点击图片查看更多表征技术

为贯彻落实国务院《“十三五”控制温室气体排放工作方案》，科技部、环境保护部、工业和信息化部日前联合发布了第二批节能减排与低碳技术成果转化推广清单，能效提高、废物和副产品回收再利用、清洁能源、温室气体削减和利用等4类共47项技术入选。　　该清单用于供各类工业企业、财政投资或产业技术资金、各类绿色低碳领域的公益、私募基金及风险投资机构等用户在进行节能和减少温室气体排放技术升级改造和投资时参考。节能减排与低碳技术成果转化推广清单(第二批)说 明　　本清单所筛选的节能减排与低碳技术成果已经完成中试，或已局部示范但尚未大规模推广应用，能源节约与二氧化碳等温室气体减排的效果良好。本清单主要包括以下四类技术：　　1. 能效提高技术。主要包括工业生产过程中能源动力系统部分的能效提高、能源转化类主体生产工艺及设备的革新，以及建筑供暖和空调动力设备、家电设备、道路交通工具动力系统等能效提高技术。此外，还包括企业能源系统集成管理平台等技术，通过系统模拟和集成管理，实现换热流程优化、设备效率提升，从而提高系统能源效率。　　2. 废物和副产品回收再利用技术。主要包括工业生产、建筑用能过程中产生的余压、余热、余能的回收利用以及能源梯级利用 替代燃料和替代原料的绿色水泥 废钢利用的短流程炼钢技术等 对可集中回收的工业生产和城市生活产生的废物(特别是有机废物)进行回收利用，如沼气池、生物质燃气化技术 农林牧渔生物质废弃物能源化技术等。　　3. 清洁能源技术。主要包括核能以及可再生能源利用技术，通过减少化石能源的使用，实现二氧化碳等温室气体减排的技术。　　4. 温室气体削减和利用技术。主要包括二氧化碳捕集、利用与封存技术 石油与天然气开采、农业、畜牧业和生活中产生的甲烷气体控制技术 农业生产过程中氧化亚氮控制技术 电解铝生产和电器使用过程中氟化物的减排及销毁技术等。　　《清单》内容由相关地方和行业协会推荐，经行业专家评估评审，并征求地方与国家相关部门意见后形成。任何机构使用本清单所列技术请认真研究分析技术的适用性，并根据《合同法》等相关法律法规，与技术提供方约定双方权利义务，在技术交易和使用过程中严格履行供需双方的责任与义务。　　1. 能效提高技术　序号技术名称技术提供方适用范围技术简要说明1变转速工业汽轮机节能改造技术北京全四维动力科技有限公司适用于各行业不同功率等级的工业汽轮机。该技术采用渐缩型可控涡子午截面的高效率喷嘴组、枞树型叶根自带冠不调频末级长叶片技术、低压双汽源无扰动切换控制技术、钻孔大焓降喷嘴组等技术，通过综合优化设计对变转速工业汽轮机通流部分进行节能改造，能够解决目前国产小汽轮机效率普遍较低的问题，使得小汽轮机经济性达到国内先进水平。2交流直接驱动LED专用集成电路合肥云杉光电科技有限公司LED室内外照明灯具行业，适用于完全替代LED驱动电源，应用于室内外LED灯具。该技术克服了已有的交流直驱LED技术存在的高压“烧机”问题。采用低压集成电路工艺，与高压集成电路工艺相比具有成本低、可靠性高、驱动功率大等优点。解决了三相交流直驱LED存在的380V交流电压高、三相整流后的功率因数较低和谐波失真严重等技术难点，可显著提高大功率LED路灯、隧道灯和工矿灯等LED灯具的可靠性、大大降低电线电缆的成本并有利于三相平衡供电。3LED直管反光灯具北京金光明通科技有限公司室内照明，适用于新装或替换现有T8-36W/T5-28W荧光灯。该技术采用高效反光灯具装置，光线在通过扩散罩后，会经过第二次反光。第二次反光的方式是在扩散罩外设置左二次反光片和右二次反光片，使反射出光的场角扩大三倍以上，最大限度地收集LED灯珠发出的光线、反射出的光线，更多的光能被有效利用。利用二次光反射的先进技术，可大幅提高直管灯具的效率，使传统灯具中被浪费掉的光通量得到有效利用，在保持原光通量的情况下大幅降低能耗。4建筑智慧能效系统平台及节能诊断技术中节能唯绿（北京）建筑节能科技有限公司既有建筑的节能改造、建筑能源管理。该技术利用建筑能源审计及节能诊断软件（OTI），对既有建筑中的采暖、制冷、通风、照明等重点系统进行诊断、分析及指导；应用智慧能效系统平台，对建筑的电、水、气、热等能耗及室内环境参数有计划、分步骤地进行实时的动态监测，并通过能耗分析、数据挖掘、异常情况预警等手段，提高建筑设备能源利用效率，实现建筑能耗可视、能源节省和能效管理三项功能。5非承重自保温砌块构造体系保定市华锐方正机械制造有限公司建筑行业，适用于8度和8度以下抗震地区的新建、改建、扩建的民用建筑。该技术利用保温砌块成型机一次成型，将砌块和高效保温材料（聚苯板或挤塑板）通过特殊设计的燕尾结构复合在一起，完全隔断冷热桥。本构造体系完成后，建筑物不需再做外墙保温，可与建筑物同寿命。生产过程中原料80%为工业固废的再利用（如电厂的炉渣、粉煤灰，炼钢厂的水渣、钢渣、管桩余料等），无废水、废气、废渣产生。6低温热泵供暖、空调、热水、热回收及蓄热技术大连旺兴新能源科技有限公司建筑行业，适用于环境温度不低于零下25℃的地区。该技术依据补气增焓原理，使用低温补气增焓涡旋压缩机替代普通压缩机，同时增加了特殊设计的补气、热回收等回路和智能化控制系统一，既增加了压缩机的排气量（即增加制热量），又降低了冷媒的冷凝温度（即适应超低温环境）。其中，采用热回收技术，回收制冷时排出的热量用于制取热水，综合能效比可达7~7.5。采用蓄热技术，利用夜间的谷电区间进行高温水蓄热，在白天峰电区间提取所蓄热量用于采暖，节省运行费用30%以上。7立式全封闭螺杆式海水源热泵机组烟台顿汉布什工业有限公司适用于离海边取水位置1km以内，建筑面积在1.5万m2以上的单体新建、扩建建筑，且尤其适合在有冷、热负荷，特别是集中供热目前尚达不到的地区。该技术采用满液式海水源热泵换热器，海水直接在管程流动，用海军铜或镍黄铜作为传热管可以比较容易解决海水腐蚀问题，而且不论制冷或制热工况均有较高的效率。其他和海水接触部分，如管板外侧、封头内壁也采用防腐蚀材料和相应措施。采用了立式全封闭螺杆压缩机，节能高效。8抗低温腐蚀的锅炉尾气热量高效利用技术安徽华丰节能科技有限公司适用于尾气排放温度高于150℃的工业锅炉。该技术采用一种S型高效节能换热器可将排烟温度降到约50℃~60℃（比进水温度高30℃），用一种抗低温腐蚀的纳米防腐涂料对换热器、烟道、引风机扇叶、烟囱内壁进行防腐处理，从而达到对锅炉热量的高效利用。9基于吸收式换热的烟气余热深度回收技术北京华源泰盟节能设备有限公司、清华大学适用于供热领域燃气锅炉房。该技术利用吸收式热泵产生的低温冷水回收燃气锅炉烟气的热量。本技术的关键设备包括吸收式热泵和直接接触式换热器，吸收式热泵产生低温循环水，直接接触式换热器实现低温循环水与烟气之间的换热，并对冷凝水进行自动中和处理，最终排烟温度降低到30℃以下。10旋流混合式脱硫除尘降硝技术 上海昱真水处理科技有限公司可广泛应用于≤ 500t/h的燃煤热水锅炉和蒸汽锅炉，以及工业窑炉的脱硫除尘降硝。该技术采用物理与化学相结合的原理，烟气从锅炉出来进入除尘器，再通过引风机进入除尘脱硫降硝一体塔，在旋转状态下与水（采用低硫煤时）或含有生石灰浆液的碱性水（采用高硫煤时）充分混合，达到大幅脱硫除尘降硝的作用，最后经过脱水塔脱水后进入烟囱排放。与其他脱硫除尘脱硝技术相比设备成本低，可实现极低的电耗、水耗和废水排放量，运行费用低。处理后烟气颗粒物浓度≤ 30mg/m3、SO2≤ 50mg/m3、NOx含量≤ 50~100mg/m3。11全界面高效萃取技术包头稀土研究院、江苏沃民环境科技有限公司应用在化工、湿法冶金行业，适用于溶剂萃取新线建设或节能降耗改造。该技术是用多相流反应器替代搅拌混合室进行全界面高效萃取反应。通过高速涡轮切割有机与无机两相，使两相流液粒高速碰撞与聚合、破碎、分裂、撞击成微米级液滴，使得反应相界面增大，稳态、瞬态条件下两相流的相界面微观上形成“全界面”接触反应的结构特性，快速进行界面反应，减少了相间离子迁移过程，减少了反应时间。同时使萃取效率提高70%，有机物消耗减少75%，电耗减少60%。12煤干馏高温油气金属间化合物膜高精度过滤技术成都易态科技有限公司煤化工行业， 适合煤化工领域中各煤种的高温、中温、低温干馏，适用于内热式、外热式煤干馏高温气体高精度过滤。该技术通过干馏或者热解与燃烧相结合使各煤种产生高温油气，通过金属间化合物膜高精度过滤技术分级提取和利用煤中相应组分生产高附加值产品。该技术生产过程中不会产生油泥，可以得到高纯度、高品质的煤焦油和煤气，还避免了传统工艺中湿法系统含酚废水产生，流程优化后提高了系统运行的可靠性和生产的效率，节能减排效果明显。 13隧道窑高温助燃节能新技术中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司耐火材料生产企业新建隧道窑或对原有隧道窑进行技术升级改造。该技术在隧道窑烧成带顶部设计了独特的双层拱预热送风结构和采用新型耐高温风机（650℃），通过热风口位置的调节可将隧道窑烧成系统参与助燃的一次风温度提高至600℃左右、二次风温度提高至900℃左右，并且一、二次风通过不同的送风方式可以更加有效地与燃气掺混，空气过剩系数接近于1，从而明显提高燃烧效率，降低烧成热耗，减少窑内废气量、降低排烟损失，实现节能减碳增效的综合效果。14模块化蓄热竖式镁还原系统山西龙镁伟业科技有限公司适用于镁、钙、锶、钡的还原工艺以及无机非金属新材料制备等，须配套建设原料煅烧、炉料加工和精炼等设施（车间），并注意原料的品位和有害元素以及废渣的利用。该技术利用高温空气燃烧蓄热技术，进行了模块化炉体、长寿保温筑炉、上下罐口相通，内外罐组合的竖式还原罐等技术创新；优化了燃烧和多维传热、传质机制；开发了内置式蓄热烧嘴、机械化装料、取镁排渣系统以及下罐口动态密封技术和顶吸导流式除尘环保设备。具有大幅度节能减排、强化还原效率、环境友好、提高生产效率及产品质量等特点。15新型环保旋转式节能窑炉技术宜宾恒旭窑炉科技开发有限公司建材行业，适用于传统窑炉的技术改造及生产自保温墙体材料。该技术将产品置于地面不动，全钢结构窑体和火焰在环形轨道上循环移动，依次完成烘干、预热、焙烧、保温、冷却过程，再将砖坯冷却过程释放的热量送至烘干段，烘干湿坯。窑内采用全纤维内衬，耐材蓄热少、保温效果好，余热利用采用轴流变频风机，省电。新型环保旋转式节能窑炉为全内燃节能窑，除第一次点火需要加煤外，正常生产时不用外加煤，煤耗极低。关键设备有机器人自动码坯系统、环形运坯系统、全自动配煤系统、智能焙烧系统、余热利用系统等。16玄武岩矿石加料预热技术新疆拓新玄武岩实业有限公司玄武岩纤维行业，适用于连续玄武岩纤维拉丝工艺。该技术将玄武岩矿石粉碎至0~5mm，经过磁选后进入预热池逐步升温至600~900℃，然后进入熔化池溶制成玄武岩玻璃体，得到平整光滑稳定的液面，有利于玄武岩熔体温度和粘度的稳定性，降低了加温热耗和电耗。17水泥辊压机循环重载胶带提升机合肥水泥研究设计院、中建材（合肥）机电工程技术有限公司水泥行业，适用于水泥粉磨制成系统中辊压机循环料提升环节。该技术以配套智能保障系统的重载钢丝胶带提升机替代传统板链提升机。胶带提升机由驱动装置、牵引件、提升机本体、降温结构、防回料系统等构成；智能保障系统实现对系统运行综合实时记录、分析和预警功能。在同等条件下，与板链提升机相比，重载胶带提升机效率高、寿命长、维护费用低，安全节能效果好。18开关磁阻调速电机及控制技术北京中纺锐力机电有限公司石油、煤炭、电动汽车、机床等行业，适用于油田抽油机、采煤机和提升运输设备、纯电动车及混合动力车、锻压机床和刨床等驱动。该技术采用开关磁阻调速电机系统（SRD），在结构上由开关磁阻电机和开关磁阻控制器构成，电机为双凸极磁阻式电动机，控制器包括电力电子电路和控制电路。该系统能够取得高效率的主要原因是没有转子绕组铜损、较低的电力电子开关频率、不需要正弦电压电流波形、电机和控制器良好匹配、控制策略灵活和便于与电机运行工况相匹配等。该系统用电效率在各种调速系统中基本属于最高水平，无功电流小，在转速和负载转矩较大范围变化时均能保持较高效率。19直线流体技术深圳市邦荣机电有限公司适用于流体推进，包括风、水、气及工业气体和液体等混合物；风力发电。该技术是采用磁悬浮原理和螺旋环流体力学结构，直接将电流转化成磁场，由磁场力驱动螺旋环带动流体运动，既减少了流体面的内阻，也彻底根除了动密封造成泄漏的容积损失，推进能效理论值超过97.3%。该技术的最大结构特征在于将传统的电机与流体结构整合为一体化，实现定子围绕在流体通道的周围，减少了整机制造上游资源，也简化了整机与管道的连接工程，同时省去了磨损件带来的维护工程。在风力发电应用上，风电转化综合效率理论值超过87.5%。20退火丝超声波清洗技术邯郸市今日新能源研究所五金、电镀行业，适用于退火丝电镀前清洗。该技术通过超声波、电解、拆松等物理技术代替化学反应，以22kHz、40kHz的超声频率，进行交叉安装，使超声波的振频能在较小的功率下起到较好的效果，对氧化铁皮进行碎化、剥离、脱落、完成清洗。21啤酒超高浓酿造技术中国食品发酵工业研究院啤酒制造业，适用于大中型啤酒生产企业。该技术是在啤酒生产中采用比传统浓度更高的麦汁浓度进行发酵，并在生产后期用水稀释成规定浓度啤酒的工艺。技术通过选育耐超高浓啤酒酵母菌株，开发了高辅料比（70%）的麦汁制备工艺，采用酒花预异构化技术提高酒花利用率，开发超高浓麦汁充氧技术，并建立了超高浓度酿造啤酒质量保障体系，实现了过程的节能降耗。22燃香产品低温烘干工艺河北古城香业集团股份有限公司燃香行业，适用于燃香产品烘干设施的建设或技术改造。该技术通过蒸气管合理分布，降低了蒸汽用量；合理设计香箩摆放和排潮方式，提高了烘干效率；采用温度、湿度自动控制系统，实现了生产自动化。 烘干温度由传统的技术名称技术提供方适用范围技术简要说明1向心涡轮中低品位余能有机朗肯循环（

由中国电子学会应用磁学分会主办的二届磁性相关测量讲习班，暨Quantum Design中国子公司2018年华东区用户会，定于2018年10月17-18日在上海复旦大学召开。 本次讲习班将针对磁性相关材料的电学、磁学、热学等测量技术为科研人员提供经验交流和成果分享的机会，旨在促进磁性相关测量技术的发展。此外，讲习班还为Quantum Design设备用户在设备的操作和拓展应用方面提供新的技术和经验分享，诚挚邀请您及科研团队共同参与！会议时间2018年10月17日-18日会议地点复旦大学江湾校区物理科研楼C108会议室会议专题 复旦大学殷立峰教授邀请报告、杭州电子科技大学黄帅老师邀请报告、MPMS3（SQUID）磁学测量系统专题报告、PPMS综合物性测量系统专题报告、QD产品磁性拓展测量应用报告、磁性测量及设备使用答疑等共7个报告。会议日程 2018年10月17日 14:00-18:00会议报到、现场注册及会议资料领取 2018年10月18日 上午 8:00-9:00：会议签到，注册及资料领取9:00-9:20：磁性材料测量技术新研发进展介绍9:20-10:10：DynaCool无液氦物性测量系统系统结构，测量原理及各选件功能培训10:10-10:35：合影及茶歇10:35-11:15：庞磁阻锰氧化物电子相分离的调控及其应用（复旦大学 殷立峰教授 邀请报告） 11:15-11:55：MPMS3（SQUID）磁学测量系统结构，测量原理及各选件功能培训报告 12:00-13:30 午餐时间 2018年10月18日 下午13:30-14:10：稀土铬/锰基氧化物磁性及输运性质的测量与研究（杭州电子科技大学 黄帅老师 邀请报告）14:10-14:50：PPMS-MFM/AFM & SHPM插杆以及PPMS、MPMS其他拓展应用培训报告14:50-15:10：茶歇15:10-15:50：常见PPMS、MPMS系统故障排查以及测量技巧培训报告15:50-16:20：自由讨论与现场答疑注册缴费 此次会议注册收费标准为500元/人 ( 含会议报告资料及10月18日午餐、茶歇 )，会议现场还将赠送会议报告打印文档（部分）、售服常见问题解决文档，以及多种精美礼品，诚邀您共聚复旦大学。 会议网上注册及缴费将于9月30日截止，如您还未注册，我们将于2018年10月17日下午14:00至18:00在复旦大学江湾校区物理科研楼开放现场注册。 会议联络会议邮箱：workshop2018@qd-china.com会议联系人：贺诚联系方式：13564299188 用户会地图导航 复旦大学江湾校区物理科研楼C108会议室 校区内部指引图 周边酒店推荐1、上海财大豪生大酒店： 上海市杨浦区武东路188号 021-55579999 2、上海窝室酒店： 上海市杨浦区国定路506号 021-65116667 3、全季酒店(上海五角场市光路店)： 上海市杨浦区市光路635号 021-58936999

近日，全国量具量仪标准化委员会第七次会议在广西自治区桂林市召开。由河南省计量院长度所黄玉珠、贾晓杰等起草的《水平仪检定器》、《水平仪零位检定器》和《方箱》三项行业标准顺利通过全国量具量仪标准化委员会审查。 　　水平仪检定器是用于测量小角度的精密仪器，具有准确度高、稳定性好、数据直观、操作方便等特点，逐渐被广大客户认同和使用，但目前国内尚无标准可循。该三项标准制定了科学合理的技术要求和检验方法，为产品的生产、销售、使用提供了科学依据，对规范产品市场竞争，产业结构优化，推动行业发展具有重要意义。 　　国量具量仪标准化技术委员会SAC/TC132(以下简称：全国量标委)是由国家标准化管理委员会委托中国机械工业联合会领导，国家标准化管理委员会颁发印章，在量具、量仪、数显装置专业领域内，从事全国标准化工作的技术工作组织，负责全国量具、量仪、数显装置专业技术领域的标准化的技术归口工作。

近代量子力学和凝聚态物理学的建立，大地扩展了人类对材料的认识，将材料研究从力学性能等宏观尺度拓展到了电子行为主导的微观尺度，超导、拓扑材料等新奇物态被相继发现，催生了量子材料器件研究及应用的新领域。电输运性质是材料基本的物理属性之一，量子材料新奇宏观物理效应如Shubnikov-de Haas(SdH)量子振荡、量子霍尔效应、反常量子霍尔效应等，都需要通过电输运测量来研究。此外电输运测量也是一种广泛、有力的研究手段，通过调控外界参量（如温度、磁场、压力等）和材料属性（如掺杂浓度、薄膜厚度等），可实现材料输运性质的可控调节，从而进一步揭示宏观物性背后的微观机理。Quantum Design公司的综合物性测量系统PPMS电输运选件为用户的输运测量提供了一个高效稳定可拓展的平台，助力用户获得高质量数据。Mn掺杂Dirac半金属Cd3As2的可调SdH量子振荡研究中科院金属所张志东、刘伟研究组及其合作单位对不同Mn掺杂浓度的拓扑Dirac半金属（Cd1-xMnx)3As2的SdH量子振荡特性展开系统研究，发现SdH振荡规律随掺杂浓度显著变化，说明材料费米面位置严重依赖Mn掺杂浓度，此外Mn原子在Dirac半金属中诱发了反铁磁性，因而可通过控制反铁磁序参量来调控材料拓扑性质[1]。*数据获取：14T磁场范围的综合物性测试系统（PPMS, Quantum Design），纵向电阻通过标准四端法测量[1]。SdH量子振荡是表征拓扑材料量子输运性质的有力工具，其振荡信号与材料的费米面结构直接相关。从上图不同Mn掺杂浓度的Cd3As2合金的电磁输运测试结果中可以看出，纵向磁阻随磁场演变存在明显振荡行为，且主要振荡随温度升高迅速衰减，振荡频率随Mn掺杂浓度增加迅速降低，表明Mn掺杂浓度严重影响材料费米面位置。SdH量子振荡规律在不同温度（如2K，4K）的横向对比对系统的温度控制提出了很高要求，不仅需要温度值准确，更依赖于控温稳定，PPMS系统控温稳定性高，在20K以上温度控制精细可达±0.02%，20K以下则为±0.2%。此外，根据SdH振荡数据分析费米面面积等物理参量，需要振荡数据光滑，才能进行高品质拟合，PPMS系统超导线圈激励磁场线性平稳的演变对高度的数据获取尤为重要。电场调控大掺杂浓度铱氧化物Mott缘体的电子相图研究元素掺杂可以实现对材料输运性质的调控，但受化学互溶性限制，载流子浓度调控一般在很小范围（几个%）。相较之下，栅压电场调控载流子浓度具有更多优势，原则上它可以在不影响材料有序程度的基础上可控可逆的改变载流子浓度，且不受互溶度限制，可以较大程度影响载流子水平。清华大学物理系于浦教授课题组及合作者通过电场调控下的电输运研究，次刻画了大掺杂浓度范围内铱氧化物Mott缘体的电子态的演化情况，全面描绘材料的电子相图，对关联材料的研究具有广泛启发性意义[2]。*数据获取：全新一代综合物性测试系统（PPMS DynaCool, Quantum Design），测量结构霍尔棒利用光刻技术，尺寸为1.6 mm*0.4 mm，并溅射一层Pt膜作为栅电，整个结构浸入DEME-TFSI离子液体中，原位测量栅电压调控下的输运行为[2]。 在本文中，作者通过电场调控方法先将质子注入到 [SrIrO3/SrTiO3] 超晶格中，基于电中性原理，等量电子会被吸引并填充到靠近费米能的能带上，从而借助质子插入，实现对特定能带的电子填充。通过栅压电场调控下电输运的实时测量数据发现，随着电子掺杂浓度的增加，材料先会从一个反铁磁Mott缘体被调控到一个高温区显示金属态、低温区显示弱缘化的电子态，继而又重新回到缘态，并随着整个能带的填满而变为一个能带缘体。不同掺杂浓度的电子相图的全面刻画，源于不同电场调控下输运数据的详细测量。PPMS测量系统不仅提供高效准确的输运数据测量，而且用户可根据测量需要设计实验，增加栅压电等，从而实现定制化测量。二维磁性纳米片CrSe2的层厚依赖可调磁序研究除载流子浓度调控获得可调输运性质之外，低维量子材料物性的层厚依赖也是一个重要的研究方向。湖南大学段曦东教授及其合作单位在对二维磁性纳米片CrSe2的研究中发现，性质稳定的CrSe2纳米片可以很容易生长到无悬挂键的WSe2衬底上，其厚度可以可控地调节到单层限。性质稳定、厚度可调的CrSe2纳米片将在大程度上拓展二维磁性材料的实际应用前景，有望用于构建高自旋注入效率的自旋电子器件[3] 。*数据获取：全新一代综合物性测试系统（PPMS DynaCool, Quantum Design），配备有一个或两个锁相放大器（SR830, Stanford）[3]。 本文提出的在二维WSe2上气相外延生长的二维范德华磁性CrSe2纳米片，具有良好的范德华接触界面，厚度可调并具有良好的空气稳定性。从上图不同层厚纳米片的反常霍尔电阻的对比可以看出：随层厚增加，材料霍尔电阻幅值明显提升，表明材料由弱铁磁性变化到强铁磁性；另一方面随温度增加，反常霍尔电阻信号明显减弱，并在居里温度完全消失。纳米片在空气中放置六个月其电磁输运性质几乎没有变化，进一步验证了该材料的空气稳定性，同时也可以看出PPMS系统电输运测量的稳定性与可重复性，一个稳健的精细可控平台是输运实验研究的重要基础。电输运测量选件是Quantum Design综合物性测量系统PPMS广泛使用选件之一，因为制样简单、测试通道多以及自动化程度高而深受用户欢迎。电输运样品托享有技术，全自动测量电阻率、霍尔系数等参量，配合基系统的变温（1.8-400K）和变磁场（PPMS大磁场16T， PPMS DynaCool大磁场14T）环境，可实现材料电磁输运特性的全面刻画。PPMS的电输运测量不仅是一个高度自动化的平台，也是一个开放的平台：结合van der Pauw-Hall选件，方便快捷的采用van der Pauw法测量形状不规则但厚度均匀的样品电阻率和霍尔性质；结合转杆选件，搭配不同样品板，可以测量面内面外各向异性磁阻；结合高压腔，可以开展压力依赖的电输运研究。PPMS的电输运测量也是一个可拓展的平台，在基本配置的基础上，用户可以根据自己的需要，定制化的增加电流源、电压源以及锁相放大器等设备。为满足客户定制化需求，Quantum Design公司也推出了多种型号的多功能样品杆，允许用户将外界仪表电源引线、光纤或者波导通过定制板引入样品空间，进行栅电场调控、光电输运特性等定制化测量。为方便用户对多种样品杆的制样情况进行外部检测，Quantum Design公司新推出了一系列针对外接仪器仪表的测试台和接线盒设备，欢迎各位用户咨询采购。 参考文献：[1]. J. Guo et al., Tunable quantum Shubnikov-de Hass oscillations in antiferromagnetic topological semimetal Mn-doped Cd3As2. Journal of Materials Science & Technology 76, 247-253 (2021).[2]. M. Wang et al., Manipulate the Electronic State of Mott Iridate Superlattice through Protonation Induced Electron‐Filling. Advanced Functional Materials, 2100261 (2021).[3]. B. Li et al., Van der Waals epitaxial growth of air-stable CrSe2 nanosheets with thickness-tunable magnetic order. Nature Materials, 20, 818-825 (2021).

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QSM，该系统能够实现高灵敏度和高分辨率的磁学成像。利用光探测磁共振量子计量学原理，QSM在表面的高分辨率和定量磁性分析方面提供了无与伦比的性能。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。交付安装！ 近日，有两台基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM在法国交付使用，其中一台在法国国家科学中心Jean Lamour研究所交付使用。除了快速定量扫描外，该系统还增加了额外的光路和定制化外壳，满足用户更加个性化的实验方案，也证明了QSM广泛的可拓展性。在法国Jean Lamour研究所交付使用的带有定制化光路的QSM系统 另一台QSM在法国国家科学研究中心/Thales联合物理研究所交付使用。该研究所被称为自旋电子学的发源地，是因发现巨磁电阻效应而获得2007年诺贝尔奖的Albert Fert教授的工作单位。该单位在磁学领域的研究处于国际前沿地位，QSM的交付使用可以帮助用户在高分辨的磁畴成像和样品磁性的三维高分辨测量方面取得更进一步的研究成果。法国国家科学研究中心/Thales联合物理研究 kim教授与新安装的QSM系统 又发高水平期刊！ 对电场进行灵敏成像的技术对于理解包括表面和界面的电荷积累以及电子器件中的电场分布在内的许多纳米电子现象非常重要。一个非常具有吸引力的潜在应用是精确的可视化测量铁电和纳米铁性材料中畴的图案，而这类材料在计算和数据存储方面十分有潜力。近日，苏黎世联邦理工学院的Christian L. Degen研究组通过基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM，对压电（Pb[Zr0.2Ti0.8]O3）和非铁电（YMnO3）材料的电场进行了精确测量，对其畴图案进行了清晰的成像。该研究成果以《Imaging ferroelectric domains with a single-spin scanning quantum sensor》为题在2023年2月9日在线发表与Nature Physics。 研究者通过基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM，发现可以通过使用梯度检测方案测量NV自旋的斯塔克位移来实现精确的电场检测。该研究通过对电场分布图的分析能够区分不同类型的表面电荷分布，以及重建三维电场矢量和电荷密度的图。该研究中通过基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜在普通环境下展现出的杂散电场和磁场的测量能力为以后研究多铁性、多功能材料和器件提供了新的手段和思路。在该研究工作中的核心部件高质量NV色心探针由QZabre公司提供，NV色心的扫描显微镜也是经过个性化设计的基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜。作为QZabre公司的起源地，该工作中展示的高精度电场测量技术证明了QZabre具有雄厚的技术支撑。利用NV色心扫描显微镜进行电场测量的原理示意图利用PFM和利用NV色心扫描显微镜进行测量与重建的电场和电荷分布QSM超分辨量子磁学显微镜-典型应用☛ 磁性纳米结构分析☛ 铁磁/反铁磁磁畴成像☛ 磁畴壁分析☛ 电流分布成像☛ 纳米尺度的温度测量☛ 多铁材料扫描☛ 磁场任意波形时间分辨基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM

磁随机存储器（Magnetic Random Access Memory, MRAM）利用磁隧道结自由层磁矩取向不同引起的磁阻不同作为存储单位0和1，同时结合传统的磁存储（PMR）非易失性及静/动态随机存储器（SRAM/DRAM）读写速度快的双重优点，在科研及工业界广受欢迎，并被认为是替代传统随机存储器的下一代存储技术的潮流和趋势。随着自旋转移矩效应（Spin Transfer Torque， STT）的发现及迅速应用，长期制约MRAM由科研阶段向工业量产阶段转变的技术难点“写入困难”被成功解决，同时为了进一步提高磁随机存储器的存储密度，近年来垂直取向的磁随机存储单元-隧道结（MTJs）取代了水平取向的磁随机存储单元，与STT技术一道成为了新的磁随机存储技术-垂直型STT-MRAM。图1 MRAM晶圆及MTJs存储单元 MRAM器件化和产业化的关键是对晶圆的磁性薄膜及磁性存储单元的生长和性能实现控制，特别是存储单元中的核心部件磁隧道结（MTJs），磁隧道结一般由磁性各异的多层膜构成，而隧道结终的性能又由多层膜中各层薄膜的性能所综合决定，然而MTJs的多层膜中每一层的厚度一般在几纳米至几十纳米之间，每一层的磁矩信号都非常弱(图3 PKMRAM_300典型测试结果图 日前，国内套PKMRAM_300正式落户杭州，将在新型磁随机存储器技术的研发及实现量产化的进程中发挥作用。祝愿此次PKMRAM_300 磁随机存储器磁检测系统的落户，能够帮助科学研究人员在磁随机存储技术领域内取得更多突破，在范围内占据技术点。相关产品链接：磁电阻随机存储器向克尔效应测量系统 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C202460.htm面内磁存储纵向克尔效应测量系统 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C202463.htm充磁系统 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C203306.htmDiskMapper H7 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C202452.htm