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光學(xué)探測磁共振（Optically detected Magnetic Resonance，簡 稱ODMR）作為一種磁學(xué)成像技術(shù)，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，具備了能夠分辨單個(gè)電子與原子核自旋磁性的高靈敏度與空間分辨率可達(dá)幾個(gè)納米的特點(diǎn)，成為了一種* 前沿的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。不止于此，相比已有的樣品磁學(xué)性質(zhì)測量方法例如透射X射線光譜與磁力原子力顯鏡，ODMR還具有對樣品磁性無擾動(dòng)與定性測量磁學(xué)性質(zhì)等特 點(diǎn)。德國attocube公司為ODMR提供了一個(gè)理想平臺: attoCSFM系統(tǒng)**集成了由完全無磁性材料制備的高數(shù)值孔徑（NA）共聚焦顯微鏡與原子力顯微鏡來滿足ODMR實(shí)驗(yàn)的需求。從應(yīng)用來說，attoCSFM是研究下一代高密度磁存儲器**選擇，也是發(fā)展和研究自旋電子學(xué)、量子技術(shù)新應(yīng)用的新手段，它的出現(xiàn)解決了納米尺度磁成像這一基本問題，在材料科學(xué)、超導(dǎo)科學(xué)、生物科學(xué)研究方面有著廣泛應(yīng)用。

光學(xué)探測磁共振需結(jié)合使用共聚焦光學(xué)顯微鏡與原子力顯微鏡(AFM)，是一種基于電子自旋共振（Electron-spin resonance， ESR）的測量技術(shù)。

光學(xué)探測磁共振原理如下：首先，一個(gè)具有氮空位（NV色心）的金剛石納米晶粒被安裝在AFM懸臂上，共聚焦顯微鏡可以檢測NV色心受自旋影響的光致發(fā)光譜（參見左圖原理示意圖）。當(dāng)處于磁場中時(shí)，NV色心能級會發(fā)生塞曼分裂（Zeeman Splitting）。音叉式AFM針尖通常以非接觸模式工作，并且保持音叉式AFM針尖和樣品之間的距離恒定。NV色心在樣品產(chǎn)生的磁場下會發(fā)生能級塞曼分裂，此時(shí)，如果用微波照射NV色心，一旦微波的頻率和NV色心的分裂能級能量差一致（ESR發(fā)生），attoCSFM會觀察到NV色心的熒光強(qiáng)度有很大下降。通過監(jiān)測NV色心熒光強(qiáng)度，并利用鎖相技術(shù)控制微波頻率，使得其隨針尖移動(dòng)時(shí)始終處于ESR狀態(tài)，attoCSFM記錄下針尖位置與相應(yīng)的ESR頻率。通過分析不同位置ESR頻率，樣品磁學(xué)性質(zhì)可以被定性的分析。

+高穩(wěn)定性與低漂移（在大氣環(huán)境中：<10nm>

+適用不同環(huán)境，從大氣到真空

+鏡頭NA=0.95，收光效率高，工作距離 WD=0.3mm

+極高自由度（AFM探針、樣品粗位移與精細(xì)掃描器、高NA鏡頭）

+樣品粗位移范圍：15×15×15mm³; 樣品精細(xì)位移：20×20×7mm³

+AFM探頭粗位移范圍：15×15×15mm³; 樣品精細(xì)位移：20×20×7mm³

+高NA鏡頭移動(dòng)范圍：在Z方向上可移動(dòng)15mm

+可升級至低溫強(qiáng)磁場磁共振顯微鏡

+光學(xué)測量可選透射式與反射式

組成部分（詳細(xì)技術(shù)參數(shù)見下方attoCSFM英文產(chǎn)品手冊中specifications）：

1. 低溫與高真空引線

2. 真空光學(xué)窗口

3. 插桿

4. 超導(dǎo)磁體（可選）

5. 液氦杜瓦瓶

6．低溫物鏡

7. 音叉式AFM探針（Akiyama Probe）

8. 兩套粗位移與精細(xì)掃描系統(tǒng)（分別為AFM與樣品移動(dòng)）

9. 鈦制外殼

北京大學(xué)

清華大學(xué)

中國科技大學(xué)

南京大學(xué)

中科院物理所

中科院半導(dǎo)體所

中科院武漢數(shù)學(xué)物理所

上海同步輻射中心

中科院上海應(yīng)用技術(shù)物理研究所

北京理工大學(xué)

復(fù)旦大學(xué)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)

中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所……