手持磁性油墨扫描系统

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.

p style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "【作者按】一直以来的观点都认为磁性材料不适合用电子显微镜来观察。理由似乎无可辩驳：电子显微镜的关键部件，磁透镜，会将磁性材料磁化并在透镜表面形成吸附。造成的影响是电镜性能大大的下降，若情况严重，会使得电镜无法形成图像。正是基于这一缘由，许多电镜室将磁性材料拒之门外，拒绝对这类样品进行检测。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "虽然我们对磁性材料十分的在意，但对磁性材料的定义却很少能说得清楚，许多过分的误杀也由此产生。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "什么是磁性材料？扫描电镜的磁透镜和磁性材料之间有何关联？怎样判断测试结果是否受样品磁性的干扰？如何对磁性较强的材料进行测试？怎么避免其对镜筒的污染？所有这些问题，都将在本文中给您一一解答。/span/psection style="box-sizing: border-box text-align: justify "section style="text-align: center justify-content: center margin: 10px 0% position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="display: inline-block width: auto vertical-align: top min-width: 10% max-width: 100% height: auto border-top: 1px solid rgb(92, 107, 192) border-top-left-radius: 0px padding: 0px 20px box-sizing: border-box "section style="margin: 0px 0% position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="display: inline-block min-width: 10% max-width: 100% vertical-align: top transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -webkit-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -moz-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -o-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) border-style: none none none solid border-width: 1px 5px 1px 0px border-radius: 0px border-color: rgba(255, 255, 255, 0) rgba(255, 255, 255, 0) rgb(92, 107, 192) rgb(223, 46, 0) padding: 5px 10px background-color: rgb(92, 107, 192) box-shadow: rgba(255, 255, 255, 0) 0px 0px 0px line-height: 1 letter-spacing: 0px width: auto height: auto box-sizing: border-box "section style="color: rgb(255, 255, 255) font-size: 15px text-align: justify letter-spacing: 4px line-height: 1 box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"p style="white-space: normal margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box "span style="font-family: 微软雅黑 "strongspan style="font-size: 18px "一、什么是磁性材料/span/strongstrongspan style="font-size: 18px "/span/strong/span/p/section/section/section/section/section/sectionp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "1.1 物质磁性的来源/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "“磁性理论”起源于安培的“分子电流假说”：分子中存在回路电流，即分子电流，分子电流相当于一个最小的磁性单元。分子电流对外界的磁效应总和决定磁性是否对外显示。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "安培理论是建立在当时分子学说体系的基础之上，现在我们知道组成物质的最基本粒子是原子，在原子学说的理论体系中，“分子电流”并不存在，故必须建立新的模型假说。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "波尔在卢瑟福原子结构模型理论和普朗克量子理论的基础上，提出了被称为经典的原子模型假说（见经验谈4）。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "基于原子模型假说，对物质磁性来源的解释是：物质的磁性源自物质原子中电子和原子核的磁矩。原子核的磁矩很小可以忽略，故物质的磁性取决于“电子磁矩”。电子的磁矩源自电子运动，电子的轨道运动形成“轨道磁矩”，自旋运动形成“自旋磁矩”。在充满电子的壳层中，电子的在轨运动占满了所有可能方向，各种方向的磁矩相互抵消，因此总角动量为零。我们在考虑物质磁性时只需考虑那些未填满电子的壳层，称为“磁性电子壳层”。物质对外显现磁性的状态，也取决于这个磁性电子壳层的状况。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "1.2 磁性物质的分类/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "物质的磁性源自原子中电子运动所形成的磁矩。任何物质都存在着电子的轨道运动和自旋运动，因此都存在着磁矩，只是依据电子填充核外电子轨道的情况按大类分为：反磁（抗磁）、顺磁、铁磁，这三大类磁性物质。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "1.2.1 反磁性与反磁性物质/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "反磁性也称为抗磁性。定义为：在外加磁场的作用下，电子的在轨运动会产生附加转动(Larmor进动)，动量矩将发生变化，产生与外磁场相反的感生磁矩，表现出“反磁性”。应该说所有的物质进入磁场都会表现出反磁的特性，那么为啥还有反磁性物质这一分类呢？/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "反磁性物质：当物质的原子核外电子充满所有轨道时，无论是单质还是配合物所形成的杂化轨道，电子各向磁矩都将完全的相互抵消，因此该类物质在进入磁场后电子只表现出反磁特性。称为反磁性物质。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "1.2.2 顺磁性物质/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "顺磁性物质：物质的分子或原子中含有未成对电子，这些电子的磁矩在各自的原子和分子中无法完全抵消。而热扰动的影响使原子和分子间的未成对电子无序排列，造成个体磁矩的互相抵消，最终合磁矩为零，物质整体对外不显磁性。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "物体进入磁场后，未成对电子将受磁场作用而趋向磁场排列，同时热扰动的作用使其趋向混乱排列，但综合结果是在磁场方向产生一个磁矩分量，对外表现出磁性，低温会使得磁矩分量加强。常温下拆除磁场后，热扰动的作用会使这些单电子重归无序排列，合磁矩归零，对外不表现磁性。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "顺磁物质按照磁性强弱可粗分为：弱顺磁、顺磁、超顺磁。“弱顺磁”物质进入磁场，对外表现出的磁性极弱，需极精密设备才能测出。“超顺磁”物质靠近磁场后，表现出的磁性极强接近铁磁。普通顺磁材料的磁性介于两者之间。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "顺磁物质大致包括以下几大类：过渡元素、稀土元素、还有铝、铂等金属，氮的氧化物、稀土金属的盐，玻璃，水，非惰性气体等等。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "1.2.3 铁磁性物质/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "相对于顺磁性物质，铁磁性物质原子核外的电子轨道上有更多未配对电子。这些未配对电子的自旋方向趋同，形成所谓的 “磁畴”。 “磁畴”可认为是同方向电子的集合，由其形成的“饱和磁矩”要远大于单电子形成的磁矩。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "铁磁性物质各原子或配合物所形成的磁畴，相互之间大小和方向都不相同。如同顺磁性物质一样，在热扰动影响下这些磁畴杂乱排列，最后形成的合磁矩为零。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "当铁磁物质进入磁场，这些磁畴在磁场影响下趋向沿磁场方向的趋同排列，而热扰动影响下的杂乱排列趋势相对磁场对磁畴的影响要小很多，故该物质进入磁场后表现出的合磁矩比顺磁性物质要强大得多。当外加磁场达到一定值（饱和值），移除磁场影响后，常规的热扰动无法使得这些磁畴回归无序排列状态，合磁矩保持进入磁场的强度，物质对外继续保持被磁化的状态。该现象被称为“磁滞”现象。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "高温（500-600度）所形成的热扰动才会使得处于“磁滞”状态的磁畴重新回归无序排列，这就是高温消磁的缘由。一些所谓的交变磁场消磁器也能打乱磁畴的有序排列，但是效果最佳、消磁最彻底的方法，还是高温消磁。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "“磁滞”现象最先在铁器上被发现，故该磁特性被称为“铁磁性”。过渡族金属及其合金和化合物都具有这种特性。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "综上所述，物质的磁性来自它们原子核外电子的运动，严格来说所有的物质都带有磁性。依据物质进入磁场后对外所表现出来的磁性可分为：反磁、顺磁以及铁磁性材料。顺磁性材料依据磁性强弱可粗分为弱顺磁、顺磁、超顺磁。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "反磁或弱顺磁材料进入磁场，对外不表现出磁性或表现出的磁性极其微弱（只有精密仪器才能测得）；顺磁及超顺磁性材料进入磁场后会表现出较强的磁性；铁磁性材料不仅进入磁场表现出强磁性，离开磁场后还具有强烈的磁滞现象。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "/span/psection style="box-sizing: border-box text-align: justify "section style="text-align: center justify-content: center margin: 10px 0% position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="display: inline-block width: auto vertical-align: top min-width: 10% max-width: 100% height: auto border-top: 1px solid rgb(92, 107, 192) border-top-left-radius: 0px padding: 0px 20px box-sizing: border-box "section style="margin: 0px 0% position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="display: inline-block min-width: 10% max-width: 100% vertical-align: top transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -webkit-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -moz-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -o-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) border-style: none none none solid border-width: 1px 5px 1px 0px border-radius: 0px border-color: rgba(255, 255, 255, 0) rgba(255, 255, 255, 0) rgb(92, 107, 192) rgb(223, 46, 0) padding: 5px 10px background-color: rgb(92, 107, 192) box-shadow: rgba(255, 255, 255, 0) 0px 0px 0px line-height: 1 letter-spacing: 0px width: auto height: auto box-sizing: border-box "section style="color: rgb(255, 255, 255) font-size: 15px text-align: justify letter-spacing: 4px line-height: 1 box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"p style="white-space: normal margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box "span style="font-size: 18px font-family: 微软雅黑 "strong二、电镜对磁性材料的影响/strong/span/p/section/section/section/section/section/sectionp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "电子显微镜的光源是高能电子束，对电子束进行会聚的最佳方案是采用电磁透镜。因此在电镜中充满着各种磁场，不可避免会对进入磁场的那些易被磁化的样品产生影响。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "扫描电镜对样品产生磁影响的主要部件是物镜。不同类型的物镜对样品的磁影响不同。扫描电镜物镜类型分为三类：外透镜、内透镜、半内透镜。下面将分别加以探讨。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "2.1 外透镜物镜/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "物镜磁场被封闭在物镜内部，样品置于物镜的外围，物镜的磁场对样品产生的影响极其微弱或基本不产生影响。/spanspan style="font-family: 微软雅黑 text-indent: 2em " /span/pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/8410991c-d00d-4266-b0b6-1091eb88c9ab.jpg" title="1.png" alt="1.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "从上图可见，外透镜物镜模式，磁场影响不到样品，样品可以极度靠近物镜观察。但由于磁场的封闭，使得进入物镜的样品表面电子信息减少，不利于镜筒内探头对其接收。对观察表面信息较弱的样品，成像质量不如其它透镜模式。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "2.2内透镜物镜/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "样品置于物镜磁场中，物镜磁场对样品磁影响极大。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 微软雅黑 text-indent: 2em "/span/pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/36bc7008-2663-4aa7-91a8-e46dd75a471c.jpg" title="2.png" alt="2.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "如上图，样品置于磁场中。物镜磁场将电子束激发并溢出样品的电子信息基本都收集到探头。探头接收到更为充足的样品信息，故成像质量优异，特别适合弱信号样品形成高分辨像。缺点是：样品尺寸不可过大。对样品的磁性质限制大，只允许对反磁性或磁性极弱的弱顺磁样品进行测试。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "2.3半内透镜物镜/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "物镜对样品仓泄漏部分磁场，样品在靠近物镜时（WD≤2mm）进入磁场，受到磁场的强烈影响。但随着工作距离加大，其受磁场的影响逐渐减弱，远离物镜时（WD≥7mm）受磁场影响极小，WD 8mm以后基本不受磁场的影响。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "以上WD是指样品上最高点到物镜下平面的距离。/span/pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/aa3a5112-d480-4bb6-a699-15e1a7a9c536.jpg" title="3.png" alt="3.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "该透镜模式被目前绝大多数追求高分辨性能的扫描电镜所采用。特点是：镜筒内探头对样品电子信息的接收能力介于外透镜和内透镜模式之间；对样品的检测尺寸、磁特性的限制不大；有利于对绝大部分样品进行高分辨观察。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "高分辨扫描电镜为了帮助镜筒内探头获取更多的二次电子，基本上都采用半内透镜物镜设计，其优势在于兼顾面较为广泛。顺磁性、铁磁性样品只要保持一定工作距离且本身不带有磁性，测试效果与反磁性物质没有区别。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "/span/psection style="box-sizing: border-box text-align: justify "section style="text-align: center justify-content: center margin: 10px 0% position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="display: inline-block width: auto vertical-align: top min-width: 10% max-width: 100% height: auto border-top: 1px solid rgb(92, 107, 192) border-top-left-radius: 0px padding: 0px 20px box-sizing: border-box "section style="margin: 0px 0% position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="display: inline-block min-width: 10% max-width: 100% vertical-align: top transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -webkit-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -moz-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -o-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) border-style: none none none solid border-width: 1px 5px 1px 0px border-radius: 0px border-color: rgba(255, 255, 255, 0) rgba(255, 255, 255, 0) rgb(92, 107, 192) rgb(223, 46, 0) padding: 5px 10px background-color: rgb(92, 107, 192) box-shadow: rgba(255, 255, 255, 0) 0px 0px 0px line-height: 1 letter-spacing: 0px width: auto height: auto box-sizing: border-box "section style="color: rgb(255, 255, 255) font-size: 15px text-align: justify letter-spacing: 4px line-height: 1 box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"p style="white-space: normal margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box "span style="font-size: 18px font-family: 宋体, SimSun "strong三、如何判断样品的磁性/strong/span/p/section/section/section/section/section/sectionp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "如何评判样品磁性的强弱是否适合进行扫描电镜检测。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "许多实验室都依据样品名称或采用磁铁对样品进行测试。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "1. 依据名称：把磁性样品等同于铁、钴、镍，并扩展为含/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 " 铁、钴、镍的所有材料。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "2.利用磁铁：只要磁铁可以吸引，就被认为是磁性样品。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "凡符合以上所罗列的样品，统统列为扫描电镜的禁测样品。实践证明，这种判断方式简单粗暴，错误百出。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "通过前面的介绍我们知道，材料按磁性区分为反磁性、顺磁性、铁磁性物质。弱顺磁、反磁性物质进入磁场不会受到磁场影响，顺磁、超顺磁、铁磁性材料进入磁场会被磁化。一旦离开磁场，顺磁、超顺磁物质恢复原状，而铁磁性物质会表现出强烈的磁滞现象。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "依据样品的磁特性和物镜的分类，样品磁特性对电镜测试的影响首先要考虑以下两种情况：span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 color: rgb(0, 176, 240) "strong样品本身带磁或不带磁/strong/span。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "A) 样品本身带磁：所有电镜都会受到影响。吸附污染镜筒、扰乱电子束影响测试结果，这些都是样品带磁的直接后果。可采用铁制品（薄铁片、大头针）来检测样品是否带磁。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "B) 样品本身不带磁性：/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "1. 物镜采用内透镜模式，测试时需检测样品是否为顺/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "磁材料。用磁铁，如磁铁能吸引该样品，则不可测。 /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "2. 物镜是半内透镜模式，大工作距离（WD 8mm）测试 /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "无限制，小工作距离测试，则需如上检测其顺磁性。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "3. 外透镜物镜模式，理论上不受工作距离影响。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "其次，strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 color: rgb(0, 176, 240) "样品的合磁矩会随着物体体积的改变而发生变化，体积越小合磁矩越微弱/span/strong。这是量变到质变的关系，因此对于外透镜和半内透镜模式设计的扫描电镜，可采用以下的方式对测试样品进行筛选，并选用与之相匹配的样品处理方式。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "a. 直径在两、三百纳米以下的小颗粒，合磁矩总量极其微弱，一般不会对测试工作产生太大的影响。充分的分散、采用稍大一些的工作距离，即可放心测试。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "这类小颗粒材料的堆积体容易使得合磁矩增加，松散的堆积与基底结合不牢，易受电子束轰击溅射并吸附在镜筒上。达一定值，会对仪器性能产生影响，特别是磁性稍强一些的纳米颗粒。故制样时，应极力避免堆积体的形成。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "b. 微米级别颗粒所形成的合磁矩就应当引起重视。充分的固定和远离镜筒（WD 8mm）是保证样品测试的关键。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "个人体会是绝大部分情况：合磁矩较大的样品，所需观察的表面细节都较大，采用样品仓探头在大工作距离（15mm）下观察，获取的样品信息将会更加充分。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "固定、分散好样品，控制好工作距离，只要样品本身不带磁（铁片试），进行SEM测试基本都不会有问题。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "/span/psection style="box-sizing: border-box text-align: justify "section style="position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="text-align: center justify-content: center margin: 10px 0% position: static box-sizing: border-box "section style="display: inline-block width: auto vertical-align: top min-width: 10% max-width: 100% height: auto border-top: 1px solid rgb(92, 107, 192) border-top-left-radius: 0px padding: 0px 20px box-sizing: border-box "section style="margin: 0px 0% position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="display: inline-block min-width: 10% max-width: 100% vertical-align: top transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -webkit-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -moz-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -o-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) border-style: none none none solid border-width: 1px 5px 1px 0px border-radius: 0px border-color: rgba(255, 255, 255, 0) rgba(255, 255, 255, 0) rgb(92, 107, 192) rgb(223, 46, 0) padding: 5px 10px background-color: rgb(92, 107, 192) box-shadow: rgba(255, 255, 255, 0) 0px 0px 0px line-height: 1 letter-spacing: 0px width: auto height: auto box-sizing: border-box "section style="color: rgb(255, 255, 255) font-size: 12px text-align: justify letter-spacing: 4px line-height: 1 box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"p style="white-space: normal margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box "strongspan style="font-family: 微软雅黑 font-size: 18px "四、如何对磁性较强的样品进行SEM测试/span/strong/p/section/section/section/section/section/section/sectionp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "对磁性较强的样品应当排除采用内透镜物镜设计的扫描电镜对其进行测试。下面的讨论主要针对外透镜和半内透镜。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "4.1外透镜物镜模式/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "采用这类物镜模式的扫面电镜。无论物质具有铁磁或是顺磁特性，只要未被磁化，理论上可以在任何位置进行测试。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "但是样品最好能被充分固定，特别是粉末样品，更要保证每一个颗粒都有很好的固定。否则小工作距离观察，粉末颗粒在电子束轰击下，也容易溅射进镜筒对磁场产生干扰。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "4.2半内透镜物镜模式/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "这类物镜模式由于有部分磁场外泄，因此样品必须远离物镜观察。具体工作距离依据样品合磁矩大小的不同而不同，一般来说大于8mm工作距离是比较安全的。其他操作和外透镜模式基本相同，只是固定必须更为加强。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "对于大型块状物体建议使用夹持台，以保证测试的安全。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "如果发现有像散消除不掉的现象，基本说明样品被磁化，可通过高温或消磁器进行消磁处理来排除磁场干扰。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "铁磁性、顺磁性物质的细节一般都在几十纳米以上，大工作距离下采用样品仓探头观察，将呈现更为丰富的样品信息。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "前面的文章已经探讨过，小工作距离、镜筒探头组合，适合观察松软样品的几纳米细节信息，拥有这种特性及细节的样品，基本都是反磁或弱顺磁样品，漏磁对其不产生影响。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 text-align: justify text-indent: 32px "/span/psection style="box-sizing: border-box text-align: justify "section style="position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="text-align: center justify-content: center margin: 10px 0% position: static box-sizing: border-box "section style="display: inline-block width: auto vertical-align: top min-width: 10% max-width: 100% height: auto border-top: 1px solid rgb(92, 107, 192) border-top-left-radius: 0px padding: 0px 20px box-sizing: border-box "section style="margin: 0px 0% position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="display: inline-block min-width: 10% max-width: 100% vertical-align: top transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -webkit-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -moz-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -o-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) border-style: none none none solid border-width: 1px 5px 1px 0px border-radius: 0px border-color: rgba(255, 255, 255, 0) rgba(255, 255, 255, 0) rgb(92, 107, 192) rgb(223, 46, 0) padding: 5px 10px background-color: rgb(92, 107, 192) box-shadow: rgba(255, 255, 255, 0) 0px 0px 0px line-height: 1 letter-spacing: 0px width: auto height: auto box-sizing: border-box "section style="color: rgb(255, 255, 255) font-size: 12px text-align: justify letter-spacing: 4px line-height: 1 box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"p style="white-space: normal margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box "span style="font-family: 微软雅黑 font-size: 18px "strong五、半内透镜物镜测试强磁性样品的实例/strong/span/p/section/section/section/section/section/section/sectionp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/916e6529-9bb5-49a2-b8d3-57f48734f16e.jpg" title="4.png" alt="4.png"//pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/7674d57d-40c8-42c8-bfaf-3d270d6d42b4.jpg" title="5.png" alt="5.png"//pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/ca2e06fc-9f45-4296-a1b1-717ac9a0af50.jpg" title="6.png" alt="6.png"//pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/868c5744-d43f-4cdd-acae-e6012c5ba6b5.jpg" title="7.png" alt="7.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "/span/pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/978c64de-0c97-4b8d-9e4e-5a032c4cacd7.jpg" title="8.png" alt="8.png"//pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/0ee817bf-2352-4e19-92dd-37e18e7d0f0e.jpg" title="9.png" alt="9.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "/span/psection style="box-sizing: border-box text-align: justify "section style="position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="text-align: center justify-content: center margin: 10px 0% position: static box-sizing: border-box "section style="display: inline-block width: auto vertical-align: top min-width: 10% max-width: 100% height: auto border-top: 1px solid rgb(92, 107, 192) border-top-left-radius: 0px padding: 0px 20px box-sizing: border-box "section style="margin: 0px 0% position: static box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"section style="display: inline-block min-width: 10% max-width: 100% vertical-align: top transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -webkit-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -moz-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) -o-transform: matrix(1, 0, -0.2, 1, 0, 0) border-style: none none none solid border-width: 1px 5px 1px 0px border-radius: 0px border-color: rgba(255, 255, 255, 0) rgba(255, 255, 255, 0) rgb(92, 107, 192) rgb(223, 46, 0) padding: 5px 10px background-color: rgb(92, 107, 192) box-shadow: rgba(255, 255, 255, 0) 0px 0px 0px line-height: 1 letter-spacing: 0px width: auto height: auto box-sizing: border-box "section style="color: rgb(255, 255, 255) font-size: 12px text-align: justify letter-spacing: 4px line-height: 1 box-sizing: border-box " powered-by="xiumi.us"p style="white-space: normal margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box "strongspan style="font-size: 18px font-family: 微软雅黑 "六、总结/span/strong/p/section/section/section/section/section/section/sectionp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "物质的磁性主要来自于核外电子的在轨运动，因此所有物质都具有一定磁性。依据物质进入磁场后对外表现出的磁特性可将物质分为：反磁性、顺磁性、铁磁性这三类。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "反磁性物质由于核外不存在未成对电子，无论是否进入磁场，其合磁矩都为零，对外不表现出磁性。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "顺磁性物质核外存在未成对电子，故具有一定的个体磁矩。热扰动的影响使得原子或分子间未成对电子排列杂乱，个体磁矩互相抵消，最终合磁矩为零，对外不表现磁性。当这类物质进入磁场，未成对电子受磁场的影响，克服热扰动的束缚而按磁场方向趋同排列，合磁矩不为零，将对外表现出磁性。由于合磁矩较弱，离开磁场后热扰动会使得这些未成对电子重归无序，磁性也随之消失。依据磁性的强弱，顺磁性物质可分为：弱顺磁、顺磁、超顺磁。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "铁磁性物质的原子核外存在多个方向一致的未成对电子，形成“磁畴”。磁畴的合磁矩要远强于单个未成对电子，因此在离开磁场后，常温下，热扰动无法使这些磁畴重归无序，对外表现出所谓“磁滞”现象。该现象最先出现在铁器上，故被称为“铁磁性”。500度以上的高温，热扰动会使得磁畴重归无序，磁滞现象随即消失，这就是所谓的“高温消磁”。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "扫描电镜的物镜有三种模式：外透镜、内透镜、半内透镜。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "外透镜模式：物镜磁场封闭在透镜中不对外泄露，因此样品受磁场影响极小。缺点是镜筒内探头获取的样品信息较少，不利于形成样品的高分辨形貌像。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "内透镜模式：样品置入物镜磁场，受磁场影响极大。优点是镜筒内探头获取样品信息充分，有利于高分辨像的形成。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "该物镜模式对样品的限制极大。体积大小是一方面，更关键在于对样品磁性质的限制，故应用面不大，市占率不高。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "半内透镜模式：物镜对样品仓泄漏部分磁场，小工作距离时样品进入物镜泄漏的磁场，大工作距离样品远离物镜磁场。该透镜模式兼顾了外透镜和内透镜模式的优、缺点。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "目前外透镜及半内透镜模式是高分辨扫描电镜的两类主力机型。主流的观点认为: 外透镜模式适合磁性材料观察，半内透镜模式适合样品的高分辨观察。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "通过对物质的磁性及物镜类型的仔细剖析发现，这种观念显得过于简单和偏颇。其存在的根源是基于两个错误概念：/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "1. 小工作距离才能获得高分辨像，并引伸为是进行扫描 电镜高分辨测试的基本选择。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "2. 磁性材料才有磁性，且一定会被半内透镜物镜所磁化。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "在样品的测试工作中，常常发现实际情况却是如下表现。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "样品被磁化：无论哪种物镜模式都不会获得满意的结果。电子束都会被干扰，也都有可能被吸到物镜中去。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "样品未被磁化：理论上外透镜物镜模式对样品进行测试可不受限制；半内透镜物镜模式，样品需在大工作距离下测试。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "工作距离和图像分辨力之间并非是一种单调的变化关系。需要获取的样品表面信息细节大于20纳米，采用大工作距离、样品仓探头组合反而有更高的图像分辨力。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "顺磁性、铁磁性物质的表面细节都较粗，在大工作距离下测试，获得的结果更充分，细节分辨更优异。因此这类样品更适合在大工作距离下采用样品仓探头来观察。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "近几篇文章都在反复且充分的展示这样的结果：大工作距离测试对于扫描电镜来说极为关键。它不仅能给我们带来更多的样品信息，还充分扩展了应对疑难样品的操作空间。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "特别是对于磁性较强的样品，扫描电镜在大工作距离测试时的分辨能力越强大，获取的样品表面信息就越充分。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "参考书籍：/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "《扫描电镜与能谱仪分析技术》张大同2009年2月1日/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "华南理工出版社/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "《微分析物理及其应用》 丁泽军等 2009年1月/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "中科大出版社/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "《自然辩证法》 恩格斯 于光远等译 1984年10月/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "人民出版社 /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "《显微传》 章效峰 2015年10月/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 " 清华大学出版社/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "日立S-4800冷场发射扫描电镜操作基础和应用介绍/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "北京天美高新科学仪器有限公司 高敞 2013年6月/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "img style="max-width: 100% max-height: 100% float: left width: 80px height: 124px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/3f96819c-185b-42ce-b06e-a5d9445545c0.jpg" title="111.jpg" alt="111.jpg" width="80" height="124" border="0" vspace="0"/strong作者简介：/strong林中清，1987年入职安徽大学现代实验技术中心从事扫描电镜管理及测试工作。32年的电镜知识及操作经验的积累，渐渐凝结成其对扫描电镜全新的认识和理论，使其获得与众不同的完美测试结果和疑难样品应对方案，在同行中拥有很高的声望。2011年在利用PHOTOSHIOP 对扫描电镜图片进行伪彩处理方面的突破，其电镜显微摄影作品分别被《中国卫生影像》、《科学画报》、《中国国家地理》等杂志所收录、在全国性的显微摄影大赛中多次获奖。 /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong style="text-indent: 2em "span style="font-family: 微软雅黑 "延伸阅读：/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-bottom: 15px "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20200714/553843.shtml" target="_self" style="text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 font-size: 16px color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline "span style="text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 font-size: 16px color: rgb(0, 176, 240) "扫描电镜工作距离与探头的选择（上）——安徽大学林中清32载经验谈（10）/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-bottom: 15px "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20200616/551389.shtml" target="_self" style="font-family: 微软雅黑 text-indent: 2em font-size: 16px color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline "span style="font-family: 微软雅黑 text-indent: 2em font-size: 16px color: rgb(0, 176, 240) "扫描电镜工作距离与探头的选择（上）——安徽大学林中清32载经验谈（9）/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em margin-bottom: 15px "span style="font-size: 16px font-family: 微软雅黑 "/span/pp style="margin-top: 0em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em margin-bottom: 15px "span style="color: rgb(0, 176, 240) margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 text-decoration: underline "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20200515/538555.shtml" target="_self" style="color: rgb(0, 176, 240) margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 text-decoration: underline "如何正确选择扫描电镜加速电压和束流 ——安徽大学林中清32载经验谈（8）/a/span/pp style="margin-top: 0em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em margin-bottom: 15px "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20200414/536016.shtml" target="_self" style="text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) margin: 0px padding: 0px font-family: 微软雅黑 text-decoration: underline "span style="margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em "扫描电镜操作实战技能宝典——安徽大学林中清32载经验谈（7） /span/a/pp style="margin-top: 0em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em margin-bottom: 15px "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20200318/534104.shtml" target="_self" style="color: rgb(0, 176, 240) margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 text-decoration: underline "span style="margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 "扫描电镜的探头新解——安徽大学林中清32载经验谈（6）/span/aspan style="margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration-line: underline font-family: 微软雅黑 " /span/pp style="margin-top: 0em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em margin-bottom: 15px "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20200218/522167.shtml" target="_self" style="color: rgb(0, 176, 240) margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 text-decoration: underline "span style="margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 "二次电子和背散射电子的疑问（下）——安徽大学林中清32载经验谈（5）/span/aspan style="margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration-line: underline font-family: 微软雅黑 " /span/pp style="margin-top: 0em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em margin-bottom: 15px "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20200114/520618.shtml" target="_self" style="color: rgb(0, 176, 240) margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 text-decoration: underline "span style="margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 "二次电子和背散射电子的疑问[上]-安徽大学林中清32载经验谈（4）/span/aspan style="margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration-line: underline font-family: 微软雅黑 " /span/pp style="margin-top: 0em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em margin-bottom: 15px "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20191224/519513.shtml" target="_self" style="color: rgb(0, 176, 240) margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 text-decoration: underline "span style="margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 "电子枪与电磁透镜的另类解析——安徽大学林中清32载经验谈（3） /span/a/pp style="margin-top: 0em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em margin-bottom: 15px "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20191126/517778.shtml" target="_self" style="color: rgb(0, 176, 240) margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 text-decoration: underline "span style="margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 "扫描电镜放大倍数和分辨率背后的陷阱——安徽大学林中清32载经验谈（2） /span/a/pp style="margin-top: 0em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em margin-bottom: 15px "span style="color: rgb(0, 176, 240) margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 text-decoration: underline "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20191029/515692.shtml" target="_self" style="color: rgb(0, 176, 240) margin: 0px padding: 0px text-indent: 2em font-family: 微软雅黑 text-decoration: underline "扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈/a/span/p

俄罗斯圣彼得堡国立大学的科学家与外国同事合作，在世界上首次在石墨烯中创造出二维亚铁磁性，所获得的石墨烯的磁性状态为新的电子学方法奠定了基础，有望开发出不使用硅的替代技术设备，提高能源效率和速度。描述被调查系统中霍尔效应的图表。图片来源：圣彼得堡国立大学石墨烯是碳的二维改性形式，是当今所有可用的二维材料中最轻、最坚固的，而且具有高导电性。2018年，圣彼得堡国立大学的研究人员与托木斯克州立大学、德国和西班牙的科学家一起，首次对石墨烯进行了修饰，并赋予了它钴和金的特性，即磁性和自旋轨道相互作用（在石墨烯中的运动电子与其自身磁矩之间）。当与钴和金相互作用时，石墨烯不仅保留了自身的独特性质，而且部分具有了这些金属的特性。作为新研究的成果，研究团队合成了一个具有亚铁磁性状态的石墨烯系统。这是一种独特的状态，在这种状态下物质在没有外部磁场的情况下具有磁化作用。他们使用了与之前类似的基底，该基底由一层薄薄的钴和表面的一种金合金制成。在表面合金化过程中，位错环在石墨烯作用下形成。这些环是钴原子密度较低的三角形区域，金原子更靠近这些区域。此前，人们知道单层石墨烯只能以均匀的方式完全磁化。然而，新研究表明，通过与基底结构缺陷的选择性相互作用，可以控制单个亚晶格的原子的磁化强度。“这是一个重大发现，因为所有的电子设备都使用电荷，并在电流流动时产生热量。我们的研究最终将允许信息以自旋电流的形式传输。这是新一代电子产品，一种根本不同的逻辑，以及一种降低功耗和提高信息传输速度的技术开发新方法。”圣彼得堡国立大学纳米系统电子和自旋结构实验室首席副研究员阿尔特姆雷布金解释说。此次合成的石墨烯的一个重要特征，就是强烈的自旋轨道相互作用，这种加强可以通过石墨烯下金原子的存在来解释。在磁性和自旋轨道相互作用参数的一定比例下，石墨烯有可能从熟悉的状态转变为一种新的拓扑状态。研究结果发表在最近的《物理评论快报》上。