三维矢量磁场探针台专为物理科学以及相关科研实验平台打造,集成直流射频复合探针测试系统、4K高清显微观测系统、三维矢量磁场发生系统、高精度励磁电源、分体式水冷系统、专业测控软件于一体。设备可实现样品在可控三维磁场环境下的直流、射频电学原位测试,支持微磁学扫描测量,面向自旋电子学、磁性材料、半导体器件、磁电耦合效应等前沿科学实验,适配高校重点实验室拔尖人才培养与科研创新需求。
【核心优势】
· 直流射频一体化探针测试:一套设备同时支持直流低漏电测试与40GHz高频射频测试,多种夹具兼容,适配多类型器件电学表征。
· 高性能三维矢量磁场:XY±1T、Z轴±1.5T三维矢量磁场输出,支持动态交变磁场、自定义波形,平滑无断点过零,长时间高稳定输出,满足自旋器件、磁性材料多维度磁场调控实验。
· 微磁学原位扫描集成能力:预留微磁学测量模块集成接口,原位完成磁矩扫描表征,实现磁场调控与磁学电学同步测量。
· 高精度显微对位系统:宽倍率4K显微系统,从大视场样品观察到微小探针针尖对位均可覆盖。
· 开放可扩展软件架构:开放指令接口,支持二次开发,可对接用户现有实验仪器,适配拔尖人才培养中多变的科研实验需求。
· 大功率水冷+可靠电源保护:整套系统可以24小时满负荷连续运行,适合长时间实验、批量教学科研任务。
【典型应用领域】
· 自旋电子器件、磁随机存储器器件测试
· 磁性薄膜、二维磁性材料磁电耦合表征
· 半导体器件磁场下电学、射频特性原位测试
· 微磁学成像与样品表面磁矩扫描研究
【设备应用场景】
本设备适配高校物理科学实验室平台建设,用于拔尖创新人才培养,兼顾本科教学实验、研究生课题、前沿课题研究,搭建磁场环境下电学~磁学一体化表征平台。
【核心性能参数】
探针测试单元
直流探针调节机构
· X-Y-Z三轴线性移动行程:≥15mm
· 移动定位精度:≤1 μm
· 材质:全无磁材料,螺丝固定方式
· 探针座定位:10 mm间隙孔阵列,灵活调整探针座安装位置
直流探针及夹具
· 探针针尖直径:5 μm,探针数量6支
· 同轴夹具:±20 V工况漏电精度≤10 pA
· 线缆长度1.5 m,同轴公接口;黄铜镀金,整机无磁化处理
射频探针调节机构
· X/Y/Z行程15mm,定位精度≤1 μm
· 可兼容同轴夹具、三轴夹具、开尔文、射频多种夹具组合使用
· 探针水平角度调节范围-15°~+15°,角度调节精度0.1°
· 40G射频探针
· 配置探针数量:2支
· 测试频率范围:0~40 GHz
高清4K显微观测系统
· 光学放大倍率:0.5×~50×
· 视频放大倍率:38×~3800×
· 观测视野范围:0.17 mm~17 mm
· 系统最小分辨率:2 μm,满足微小器件、微区样品探针对位观察。
三维矢量磁场与磁铁平台系统
微磁学扫描兼容能力
· 磁铁平台可集成扫描式高灵敏度微磁学测量模块,实现样品表面磁矩连续扫描检测;磁矩灵敏度≤10⁻¹³ A·m²,最大扫描直径6英寸,空间分辨率100 μm。
磁场输出性能
· 三维矢量磁场输出;XY平面任意一维磁场≥±1 T,Z轴磁场≥±1.5 T
· 支持动态、静态正反方向磁场输出;支持0~50 Hz正弦波、方波以及用户自定义波形磁场信号
· 采用非开关换向励磁电源,磁场连续平滑过零无断点
· 满负荷连续工作时长≥24 h;环境温度25℃±3℃条件下磁场稳定性≤50 ppm/h
· 磁场工作区域均匀度≤1%
线包与内置高斯计
· 磁场线包采用高纯铜箔加绝缘绕制;
· 高斯计内置电源本体内部,测量分辨率≤0.01 Gs,测量量程±3 T
励磁电源系统
· 最大输出电流±90 A,具备过载、过流完整保护机制
· 通讯接口:USB、以太网,便于上位机远程控制
· 模数转换:20 bit A/D,电流设置步进2 mA
· 输出纹波有效值1 mA
循环水冷系统
· 分体式水冷机组,制冷功率14 KW,保障磁场线包、励磁电源长时间大功率稳定运行,抑制温升漂移,保障磁场指标稳定。
测控计算机配置
· 操作系统: Windows10/11 64位专业版
· CPU主频 3.5 GHz,核心12核,缓存12 MB
· 内存12 GB;存储配置:512GB SSD固态硬盘+1TB机械硬盘
· 显示器27英寸
测控软件功能
· 实现动态/静态磁场控制、数据采集、记录存储;提供外部调用指令集
· 软件支持功能扩展与二次定制开发,可根据实验需求开发专属功能模块
· 可与其他外部测试仪表耦合联动,构建一体化综合测试平台