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超高真空极低温强磁场扫描隧道显微镜的研制

陈曦  
【摘要】:超高真空扫描隧道显微镜(STM)是进行单原子/分子识别和操纵的主要工具。极低温和强磁场是探测单原子,分子尺度上自旋自由度的必要条件。将极低温和强磁场与超高真空扫描隧道显微技术相结合是一项极富挑战性的工作。该研制工作的核心内容是设计与超高真空系统相匹配的氦-3恒温器及超导磁体。安装在下悬式氦-3恒温器下端的经过改进后的Besocke 式STM探头充分满足了极低温和强磁场的要求。下悬式的设计大大缩短了进行实验与更换样品的位置的距离,并且使氦-3部分在更换样品时保持在低温。为了向氦-3部分提供液氦-4 及防止在烘烤时超导磁体过热,恒温器的设计采用了三个液氦存储单元的结构。为了避免液氮气化产生的噪音,恒温器使用了两层由氦蒸汽致冷的辐射屏蔽壳。该STM系统具有在极低温、强磁场和超高真空环境下研究单原子/分子的独特性能。

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