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attoDRY800桌面式光學(xué)低溫恒溫器
量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)通常要求在液氦溫度下對(duì)樣品進(jìn)行光學(xué)測(cè)試。很多實(shí)驗(yàn)室裝備了多個(gè)光學(xué)部件來(lái)精密組裝到光學(xué)平臺(tái)上來(lái)實(shí)現(xiàn)入射光，高效率的接收從樣品處發(fā)出的光信息。光學(xué)平臺(tái)上的空間大小在復(fù)雜的低溫光學(xué)實(shí)驗(yàn)中變得至關(guān)重要。
具有大創(chuàng)新設(shè)計(jì)的attoDRY800桌面式光學(xué)低溫恒溫器展現(xiàn)了完·美吻合低溫光學(xué)實(shí)驗(yàn)需求的方案：它具有的超低振動(dòng)低溫制冷平臺(tái)與光學(xué)平臺(tái)高度集成。冷頭的位置在般不使用的光學(xué)平臺(tái)的下方空間內(nèi)。*的設(shè)計(jì)保證了光學(xué)平臺(tái)自由空間的高效使用，各個(gè)方向通向樣品的光學(xué)通道*不被遮擋。消色差物鏡具有高數(shù)值空間（N.A.值可達(dá)到0.81-0.95）很容易集成到恒溫器的真空罩內(nèi)，物鏡也可以放在恒溫器的正上方或者側(cè)邊。attoDRY800桌面式光學(xué)低溫恒溫器保證低振動(dòng)和光信號(hào)的佳收集效率。
作為閉循環(huán)低溫恒溫器，attoDRY800桌面式光學(xué)低溫恒溫器是取代所有需要灌液氦的低溫恒溫器的理想選擇。無(wú)需液氦節(jié)約了液氦采購(gòu)的高昂費(fèi)用，減少了繁重的維護(hù)工作。全自動(dòng)控制溫度從3.8K變化到320K，使長(zhǎng)時(shí)間的低溫測(cè)試變得更加簡(jiǎn)單。
很多成套的低溫恒溫器設(shè)備具有嚴(yán)重的振動(dòng)問(wèn)題，樣品區(qū)域的振動(dòng)通常有幾個(gè)微米。而德國(guó)attocube公司具有振動(dòng)隔離技術(shù)成果，在attoDRY800桌面式光學(xué)低溫恒溫器冷頭上測(cè)量到的振動(dòng)只有2.6nm（峰峰值，垂直水平面方向）。因此，attoDRY800適用于對(duì)振動(dòng)要求高的測(cè)量。該設(shè)備的樣品區(qū)域可以承載多個(gè)attocube公司的低溫納米精度位移器、整套顯微鏡以及光學(xué)探針臺(tái)等配置。
主要點(diǎn)：
→ 冷頭與光學(xué)平臺(tái)高度集成
→ 超低振動(dòng)：< 5nm 峰峰值
→ 全自動(dòng)控溫：3.8-320K
→ 溫度穩(wěn)定性：<15mK
→ 樣品空間：75mm (直徑）
→ 定制真空罩
→ 低溫消色差物鏡，NA=0.81
→ 自由光學(xué)空間，無(wú)遮擋
→ 維護(hù)成本低（無(wú)需液氦）
→ 兼容低溫位移器，掃描器，旋轉(zhuǎn)器與傾角器
證實(shí)的超低振動(dòng)：振動(dòng)噪音數(shù)據(jù)
右圖中的激光干涉儀測(cè)試結(jié)果是attoDRY800冷臺(tái)在垂直與水平兩個(gè)方向的振動(dòng)的直接測(cè)量數(shù)據(jù)。在垂直方向的振動(dòng)噪音在200Hz（1500Hz）工作帶寬下的峰峰值大約是3納米（4納米）,而在水平方向的振動(dòng)噪音大約是2納米（17納米）。超低的振動(dòng)噪音為進(jìn)行對(duì)振動(dòng)十分敏感的光學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了保證，例如，光學(xué)探針平臺(tái)、納米結(jié)果的高分辨率光學(xué)光譜測(cè)試等。 |
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上圖中顯示了激光干涉儀在工作帶寬1500Hz下測(cè)試數(shù)據(jù)的快速傅里葉變換分析的結(jié)果。圖中的虛線1pm是激光干涉儀本身的噪音背景。
irection | Peak-to-Peak @200 Hz (1500 Hz) | RMS @200 Hz (1500 Hz) | |
vertical | 3 nm (4 nm) | 1.0 nm (1.1 nm) | |
horizontal | 2 nm (17 nm) | 0.6 nm (2.1 nm) |
主要參數(shù)
本底壓強(qiáng)（樣品腔內(nèi)） | <5e-6mbar |
真空漏氣率 | <5e-9 mbar l/s |
制冷時(shí)間（包含抽真空時(shí)間） | <4.5h to 5K |
溫度穩(wěn)定性 | <15mK |
制冷功率（冷臺(tái)處） | >170mW@5K |
振動(dòng)水平（冷臺(tái)處，垂直方向） | <5nm(峰峰值，1500Hz) |
溫度范圍 | 3.8-320K |
閉循環(huán)壓縮機(jī) | |
壓縮機(jī)功率 | 大：3千瓦 |
壓縮機(jī)水冷要求 | 水冷（默認(rèn)），風(fēng)冷（可選） |
尺寸信息 | |
光學(xué)平臺(tái) | 標(biāo)準(zhǔn)尺寸：900mm x 1800mm x 305mm （隔振器高度：597mm），其余尺寸可定制， 大150mm x 3000mm |
選配與升 | |
溫度控制器 | 已包含 |
真空泵 | 已包含 |
真空罩 | 基礎(chǔ)型，室溫物鏡-低工作距離型，高真空物鏡型，低溫物鏡型等，可定制 |
電學(xué)接線 | 36個(gè)用戶接線（更多可定制） |
接口 | 直流，交流電學(xué)接口，SMA接口，光纖接口 |
樣品移動(dòng) | 低溫位移器與掃描器 |
壓縮機(jī)升 | 風(fēng)冷式 |
氦氣管 | 可選13m或者20m長(zhǎng)度，標(biāo)配長(zhǎng)度6m |
基本參數(shù) | |
技術(shù)點(diǎn) | 超低振動(dòng)，閉循環(huán)壓縮機(jī)與光學(xué)平臺(tái)高度集成 |
樣品腔 | 低溫高真空，通過(guò)導(dǎo)熱帶制冷樣品 |
樣品空間 | 75mm（直徑） |
更換樣品 | 打開(kāi)真空罩更換，簡(jiǎn)單方便 |
可操作性 | 全自動(dòng)控溫（軟件遠(yuǎn)程控制溫度，真空，制冷，升溫，觸摸屏） |
噪音&減震 | 超低振動(dòng)，技術(shù)設(shè)計(jì) |
兼容性 | |
共聚焦顯微鏡 | attoCFM I |
低溫拉曼顯微鏡 | attoRAMAN (可定制) |
低溫光學(xué)探針平臺(tái) | 共聚焦顯微，兩個(gè)光纖探針（側(cè)邊激發(fā)與探測(cè)） |
用戶評(píng)價(jià)：
Our group is working on quantum optics experiments exploiting deter-ministic quantum light sources based on semiconductor quantum dots. The two attoDRY800 systems will be used to probe the mututal two-photon interference of remote quantum emitter located in both cryo-stats. We are keen on the exciting experiments possible with these very stable cryostat systems.
Dr. Heindel, TU Berlin, Institute of Solid State Physics, Berlin, Germany
應(yīng)用案例：
1. InGaN 量子點(diǎn)：?jiǎn)喂庾影l(fā)射
英國(guó)牛津大學(xué)的R. Taylor 教授與R.A. Oliver 博士的課題組成功的基于attoDR800測(cè)量了InGaN量子點(diǎn)的單光子發(fā)射現(xiàn)象。在5K低溫到200K以上溫度范圍內(nèi)，進(jìn)行了量子點(diǎn)的光學(xué)偏振測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中使用了微米-熒光光譜對(duì)低溫下樣品進(jìn)行了測(cè)量。實(shí)驗(yàn)表明該量子點(diǎn)光信號(hào)很強(qiáng)，在200K以上溫度任然具有穩(wěn)定的光學(xué)性能。因而，此類量子點(diǎn)在集成電路中具有應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：Prof R.A.Taylor, et al. Nanoscale, 2017, 9, 9421-9427
2. 二維材料：拉曼光譜
國(guó)家納米科學(xué)中心的謝黎明教授課題組使用attoDR800測(cè)量了單層1T-TaS2的低溫拉曼結(jié)果。通過(guò)分析4K低溫到300K以上溫度范圍內(nèi)拉曼光譜數(shù)據(jù)，用戶發(fā)現(xiàn)了該材料中的相變現(xiàn)象。該工作也對(duì)不同厚度材料的相變現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)研究。該類超薄二維材料在電學(xué)器件中具有應(yīng)用前景，課題組基于該材料制作了室溫使用的輻射熱測(cè)定器，測(cè)定器具有反應(yīng)速度高的性。
參考文獻(xiàn)：Prof Liming XIE, et al. Advanced Materials, 2018, 1800074
