超導磁體是低溫下用具有高轉變溫度和臨界磁場特別高的第二類超導體制成線圈的一種電磁體。它的主要特點是無導線電阻產生的電損耗，也沒有因鐵芯存在而產生的磁損耗，具有很強的實用價值。超導磁體系統分為傳統的圓柱形超導磁體和開放式超導磁體兩種。

傳統型超導磁體根據場強的不同主要分為1.5T和3.0T兩個檔次，其中1.5T是主流磁體，3.0T磁體的使用最逐年遞增。開放式超導歐體主要有1.0T和1.2T這兩種場強。超導磁體系統也是由主磁場產生單元、勻場單元以及制冷單元等組成。其中主磁場產生單元由超導主線圈和超導磁屏蔽線圈組成，勻場單元由超導勻場線圈或無源勻場貼片等組成，制冷單元包括杜瓦，冷屏及冷頭等。

日前，中科院合肥研究院強磁場中心陸輕鈾課題組在國際上首次研制成功混合磁體極端條件下原子分辨掃描隧道顯微鏡(STM)，混合磁體由一個內水冷磁體和大口徑的外超導磁體嵌套組成。對于突破當前超強磁場下只能開展輸運等宏觀平均效果測量之瓶頸，進入到廣闊的物性微觀起源探索領域，具有標志性意義。課題組近期已研制成功20毫米孔徑連續流液氦恒溫器 STM、國際首個水冷磁體(32毫米孔徑，27特斯拉)STM和首個干式(無液氦)超導磁體STM，均獲得了高質量的原子分辨圖像。

液氮恒溫器

直接或間接控制一個或多個熱源和冷源來維持所要求的溫度的一種裝置。恒溫器要實現這種功能，就必須具有一個敏感元件和一個轉換器，敏感元件量度出溫度的變化，并對轉換器產生所需的作用。轉換器把來自敏感元件的作用轉換成對改變溫度的裝置能進行適當控制的作用。

液氮是一種方便、經濟、高效的制冷劑，直接以液氮為冷源的恒溫器就是液氮恒溫器，其各種產品在低溫物理實驗、半導體、航空航天、食品、醫藥等眾多領域被廣泛的應用。使用液氮制冷劑，有效率高、降溫速度快、振動小、成本低等優點，有光學和非光學型，可用于真空、超高真空、磁場、顯微鏡、光譜學等研究，是研究材料物理特性的強有力的工具。超高真空、磁場、顯微鏡、光譜學等研究，是研究材料物理特性的強有力的工具。

掃描隧道顯微鏡

作為一種掃描探針顯微術工具，掃描隧道顯微鏡可以讓科學家觀察和定位單個原子，它具有比它的同類原子力顯微鏡更加高的分辨率。隧道針尖的結構是掃描隧道顯微技術要解決的主要問題之一。針尖的大小、形狀和化學同一性不僅影響著掃描隧道顯微鏡圖象的分辨率和圖象的形狀，而且也影響著測定的電子態。掃描隧道顯微鏡是一個納米級的隨動系統，因此，電子學控制系統也是一個重要的部分。掃描隧道顯微鏡要用計算機控制步進電機的驅動，使探針逼近樣品，進入隧道區，而后要不斷采集隧道電流，在恒電流模式中還要將隧道電流與設定值相比較，再通過反饋系統控制探針的進與退，從而保持隧道電流的穩定。所有這些功能，都是通過電子學控制系統來實現的。在掃描隧道顯微鏡的軟件控制系統中，計算機軟件所起的作用主要分為“在線掃描控制”和“離線數據分析”兩部分。

離線數據分析軟件

離線數據分析是指脫離掃描過程之后的針對保存下來的圖象數據的各種分析與處理工作。常用的圖象分析與處理功能有：平滑、濾波、傅立葉變換、圖象反轉、數據統計、三維生成等。

⑴平滑，平滑的主要作用是使圖象中的高低變化趨于平緩，消除數據點發生突變的情況。

⑵濾波，濾波的基本作用是可將一系列數據中過高的削低、過低的添平。因此，對于測量過程中由于針尖抖動或其它擾動給圖象帶來的很多毛刺，采用濾波的方式可以大大消除。

⑶傅立葉變換，快速傅立葉變換對于研究原子圖象的周期性時很有效。

⑷圖象反轉，將圖象進行黑白反轉，會帶來意想不到的視覺效果。

⑸數據統計，用統計學的方式對圖象數據進行統計分析。

⑹三維生成，根據掃描所得的表面型貌的二維圖象，生成直觀美麗的三維圖象。

大多數的軟件中還提供很多其它功能，綜合運用各種數據處理手段，最終得到自己滿意的圖象。

新聞來源：中國科學院合肥物質科學研究院