MontanaInstruments新型超精細多功能無液氦低溫光學恒溫器完全擺脫了液氦。完全閉循環的制冷系統只需要少量的氦氣即可讓系統達到3.2K的低溫。系統具有超快降溫、超低震動和超高的溫度穩定性。全自動化的控制軟件，簡化了用戶的操作流程。 MontanaInstruments品種齊全的低溫系列產品以及功能性選件讓您的實驗具有無限的擴展空間。我們已經將傳統的光學恒溫器發展成為涵蓋光學、電學、磁學、表面科學等多個領域的先進實驗設備。 - 溫度范圍：3.2K-350K（無負載時低可達2.7K） - 超低震動：峰-峰值5nm（RMS<1nm） - 溫度穩定性：大波動<10mK - 降溫時間：2小時 |  |
Cryostation系列產品列表 （詳情點擊：https://qd-china.com/zh/pro/detail/3/1912091051098 查看）
| 標準樣品腔 CryostationC2 | 中型樣品腔FusionF2 | 納米工作站 NanoscaleWorkstation |
| 高阻尼系統HILAWorkstation | 低溫顯微鏡Cryo-OpticMicroscope | 多功能平臺Cryo-OpticX-Plane |
| 低溫磁光系統Magneto-Optic | 高精度低溫微型MOKENano-MOKE | 低溫鐵磁共振 CPW-FMR |
應用領域
| 金剛石色心 | 量子計算 | 量子光學 |
| 腔量子電動力學 | 自旋電子學：磁光kerr效應 | 單光子發射器 |
國內部分用戶列表（重名為先后購買多臺，排名不分先后）
北京大學 | 華中科技大學 |
山西大學 | 山西大學 |
都師大 | 清華大學 |
蘇州納米所 | 中國科學技術大學 |
中國科學技術大學 | 中科院理化所 |
中科院半導體所 | 南京大學 |
中國科學技術大學 | 中國科學技術大學 |
中科院理化所 | 中國科學技術大學 |
南京大學 | 中國科學技術大學 |
上海理工大學 | 南開大學 |
中山大學 | 中國科學技術大學 |
北京大學 | 中科院半導體所 |
中國科學技術大學 | 復旦大學 |
中科院半導體所 | 武漢大學 |
西南交通大學 | 蘇州科技學院 |
清華大學 | 中科院半導體所 |
山西大學 | 東南大學 |
中國科學技術大學 | 中國科學院上海高等研究院 |
南開大學 |
■ 無褶皺超平石墨烯的變溫拉曼測量
南京大學高力波教授、奚嘯翔教授等多個課題組合作，采用質子輔助的CVD方法生長制備出了無褶皺的超平石墨烯。該方法成功解決了傳統CVD制備石墨烯過程中由于石墨烯與基質材料強耦合作用而形成的褶皺，這為石墨烯在二維電子器件等領域的應用掃除了一大障礙。文章表明，在質子輔助的CVD制備方法中，質子能夠滲透石墨烯，對石墨烯和襯底之間的范德瓦爾斯相互作用進行去耦合，使褶皺完全消失。該方法還可以對傳統CVD制備過程中產生的褶皺進行很大程度的去除。此外，通過新方法制備的超平石墨烯材料，不僅具有優異的清潔能力，還在測量中展示了室溫量子霍爾效應。研究認為，質子輔助的CVD方法不僅能制備出高質量的石墨烯，并且對制備其他種類的納米材料具有普適性，為制備高質量的二維材料提供了一種新途徑。相關成果發表在Nature。
值得一提的是，文章中對樣品進行了高質量的變溫Raman測量（南京大學物理學院奚嘯翔教授通過Montana Instruments公司生產的Cryostation?系列高性能恒溫器與普林斯頓光譜儀聯合測量完成。高質量的數據表明了基于Cryostation系列恒溫器的變溫拉曼具有非常優異且穩定的性能。），清晰的展示了不同制備與處理條件的石墨烯G峰和2D峰隨溫度變化的峰位移動。揭示了石墨烯與襯底之間相互作用的強弱以及石墨烯受到的應力大小。
目前由Montana Instruments公司與Princeton Instruments聯合開發的超精細變溫顯微拉曼系統——microReveal RAMAN已經正式向銷售。該集成式系統實現了變溫拉曼的優化測量，省去了自己搭建變溫拉曼的繁瑣過程。該系統根據不同的應用可以實現4K-350K（500K可選）大溫區范圍內的拉曼光譜與成像、熒光光譜與成像、吸收光譜、電學測量和光電輸運測量等多種功能。
參考文獻：
[1] Yuan, G., Lin, D., Wang, Y. et al. Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films. Nature 577, 204–208 (2020)
■ 金剛石NV色心研究
金剛石NV色心（Nitrogen-vacancy defect centers） 近年來在科研界被高度關注。NV色心特且穩定的光學特性使其擁有廣泛的應用前景。在量子信息領域，NV色心可以作為單光子源用于量子計算。NV色心作為具有量子敏感度的傳感設備，還可應用于納米尺度磁場、電場、溫度、壓力的探測。在生物學領域，NV色心是的生物標識物，具有光學性能穩定，細胞毒性低的特點。
Montana Instruments開發的低溫恒溫器專門針對NV色心領域研究需要而進行優化，掃除了科研人員進入NV色心研究領域的障礙。以下是低溫(4K)NV色心研究的實驗方案舉例。
1. 總體NV色心信號收集實驗
將磁性樣品覆蓋在表面具有較多的NV色心的塊體金剛石襯底上。這個NV色心表面層通常由離子注入或在金剛石表面合成富氮表面層來實現。通常采用532nm的激光激發NV色心到激發態，并在630-800nm波長范圍收集熒光信號。同時利用微波信號激發和探測NV色心的自旋態（ESR）。熒光信號由二維的CCD探測陣列收集成像并與樣品相對應。與單個NV色心的研究不同，該實驗方案采用大工作距離獲得大視野范圍的成像，從而實現大面積信號的采集。
CCD與顯微鏡成像
2. 單個NV色心研究：樣品表面的納米金剛石
納米金剛石的單個NV色心探測可以通過共聚焦顯微技術來實現。實驗裝置包括三維低溫納米位移臺，Z方向可以調整樣品到焦平面，XY可以對樣品表面進行掃描。Montana Instruments設計方案可以采用高數值孔徑物鏡對4K的樣品中的單個NV色心進行測量。系統的收集效率高、光斑直徑小，輕松聚焦單個NV色心。采用532nm激光激發，對630nm-800nm范圍的熒光信號進行采集。采用可調的微波信號對NV色心的自旋態進行激發，通過熒光信號的峰值位移來確定其自旋態。為了研究感興趣的區域，通常將金剛石粉末（20-30nm）均勻的撒在樣品表面，然后使用三維納米位移臺來掃描樣品并且對特定NV色心進行測量。并且可以通過單個NV色心實現在較大溫度范圍內對樣品的性質進行觀測。
掃描共聚焦顯微鏡
Tokura課題組成功的運用此技術研究了FeGe樣品中的磁渦旋結構。實驗細節請參考：
Using NV-Center Optically Detected Magnetic Resonance (ODMR) as a Probe for Local Magnetic Dynamics in Transition Metals
3. 掃描探針量子探測器(例如，掃描磁力顯微鏡)
我們將一個NV色心固定在掃描探針顯微鏡的探針末端?？梢酝ㄟ^在針尖上“粘貼”納米金剛石，或采用納米壓印與O2刻蝕技術將塊體金剛石加工成再用N-14注入來實現NV色心，現在甚至已經有商業化的針尖。采用共聚焦顯微鏡將激發光聚焦在掃描探針的NV色心上。樣品可以通過低溫納米位移臺進行掃描。這樣便實現了對樣品表面的納米精度大范圍成像測量。該技術理論上可以對多種與NV色心熒光相關的特性進行高精度顯微學測量。
掃描探針顯微鏡
Jayich課題組 (UCSB)運用這一技術在BaFe2(As0.7P0.3)2 超導材料的轉變溫度附近（30K）成功觀測到了vortices。這一技術在研究材料低溫下的新奇性質方面前景廣闊。更多細節請參考：
Scanned probe imaging of nanoscale magnetism at cryogenic temperatures with a single-spin quantum sensor.
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