一种基于无液氦室温孔超导磁体的强磁场扫描探针显微镜

摘要

本发明属于扫描探针显微镜技术领域，具体是一种基于无液氦消耗室温孔超导磁体的强磁场扫描探针显微镜。本发明包括无液氦消耗的室温孔超导磁体、扫描探针显微镜和计算机控制系统；所述室温孔超导磁体包括无液氦消耗的闭循环制冷机、超导磁体和具备室温孔的腔室；所述扫描探针显微镜包括扫描头、真空腔室、隔振平台。本发明采用由制冷机制冷的室温孔超导磁体，摆脱了强磁场运行对液氦的依赖；与制冷机相连的超导磁体和扫描探针显微镜之间无物理接触，制冷机的机械振动不会直接传到扫描探针显微镜上，可以实现扫描探针显微镜的原子级分辨能力；扫描探针显微镜的温度不受制于超导磁体工作运行时要求的低温条件；扫描探针显微镜及其真空腔体可以独立于超导磁体进行高温烘烤，满足实现超高真空的条件。

主权项

一种基于无液氦室温孔超导磁体的强磁场扫描探针显微镜，其特征在于，包括无液氦消耗的室温孔超导磁体、扫描探针显微镜和计算机控制电路系统；所述无液氦消耗的室温孔超导磁体包括：无液氦消耗的闭循环制冷机、超导磁体和具备室温孔的腔室；所述扫描探针显微镜包括：扫描头、显微镜真空腔室、放置显微镜的隔振平台；其中：所述无液氦消耗的室温孔超导磁体中，无液氦闭循环制冷机用于制冷超导磁体，以满足超导磁体在工作时所需的低温条件；超导磁体本身由超导线圈组成的螺线管或分立线圈构成，该超导磁体的磁场最强点位于超导磁体的中心，也同时是室温孔腔室的中心；室温孔腔室的室温孔有足够空间容纳扫描探针显微镜的扫描头及其部分真空腔体，但两者之间没有任何物理接触，以防止制冷机的振动直接传递至扫描探针显微镜；整个无液氦消耗的室温孔超导磁体通过独立支架固定于地面、天花板或墙壁；所述扫描探针显微镜中，扫描头在工作时位于无液氦消耗的室温孔超导磁体的中心；在真空甚至超高真空环境下，显微镜真空腔体的一部分穿过超导磁体的室温孔，但不与超导磁体的腔体有物理接触；扫描探针显微镜和超导磁体室温孔的腔体使用无磁性或弱磁性的材料；扫描探针显微镜及其真空腔体放置于隔振平台上；所述计算机控制电路系统与扫描探针显微镜远程连接，控制扫描探针显微镜的操作运行。