突破 10K 极低温测量，无液氦低温磁光克尔效应系统落户清华大学！

发布日期：2025-09-11

近日，英国Durham公司的NanoMOKE3 磁光克尔效应系统在清华大学顺利完成安装调试。该系统以 Durham 公司核心产品 NanoMOKE3为基础，联合美国 Montana Instrument 公司的无液氦低温恒温器，采用一体化无液氦低温技术方案，无需依赖液氦制冷剂，即可实现最低 8K 的低温磁光克尔测量，为相关领域的高精度实验研究提供了先进的硬件支撑。

图1 清华大学磁光克尔效应系统安装图

英国Durham公司是依托于英国Durham大学建立的高科技企业，其研发实力与Durham大学在磁光学领域的深厚研究基础高度契合。NanoMOKE3 磁光克尔效应系统由英国科学院院士、剑桥大学卡文迪许实验室主任Russell Cowburn教授主导设计研发，不仅灵敏度能到10^-12 emu还能实现动态磁畴观测，同时，系统还兼具Kerr显微镜与回线测量功能，满足多维度实验需求。相较于历代MOKE系统，NanoMOKE3系统将磁光克尔的光路部分集成在光学盒中，避免了实验人员测试前搭建光路的工作，大大减少了实验人员操作量。另外，光学盒中的光路经过特殊设计，可以同时实现极向克尔和纵向克尔的测量，无需调整光路，只需更换镜片即可完成极向克尔和纵向克尔的切换。

NanoMOKE3磁光克尔效应系统	NanoMOKE3光学集成盒

因其高集成度的系统设计和开放式的样品环境，NanoMOKE3具备丰富的拓展性。实验人员可以以NanoMOKE3系统为基础，与其他实验设备组合搭建，进行其他领域方面的测量。

一、低温磁光克尔效应系统

NanoMOKE3 系统在低温磁光克尔测量领域具备灵活且高效的解决方案，可根据实验需求搭载不同类型的低温恒温器，实现多温区范围内的精准测量：

• 液氦恒温器方案：搭载液氦恒温器时，系统可实现4.2K-500K的变温测量，磁场强度可根据需求选择0.5T或1T。

NanoMOKE3 磁光克尔系统与液氦低温恒温器组合使用示意图

• 无液氦恒温器方案：与美国Montana Instrument公司的无液氦低温恒温器组合使用时，系统可实现10K以下的磁光克尔测量。NanoMOKE3的低温磁光克尔测量性能在国内外同类型低温磁光克尔效应系统中处于前沿水平。

NanoMOKE3 磁光克尔系统与 Montana Instrument无液氦低温恒温器组合使用示意图

二、晶圆扫描探测系统

如今，越来越多的晶圆检测设备采用非接触式的光学测量，取代了传统的接触式晶圆测试方法。其中，以磁光克尔效应原理进行晶圆检测的方法就因其操作简单、检测速度快而被广泛使用。

Durham公司在现有磁光克尔效应系统基础上改造升级，推出了超高灵敏度的晶圆扫描探测系统（wafer mapper），专门用于测量整个晶圆表面的磁滞回线和磁畴图像。系统中集成的磁光克尔能对整个晶圆样品区域（可按X和Y轴自由移动）进行磁滞回线扫描和区域Mapping的测量，最终绘制得到晶圆样品整体区域的磁性分布图，从而完成晶圆样品的检测。该款晶圆扫描探测系统选用NanoMOKE3特创的光学盒，继承了其测量速度快，操作简单的优点。整个测量过程可以通过系统自带的LX PRO3软件完成，无需进行繁琐的实验预设值，大大增加了实验效率。

晶圆扫描探测系统装配图

NanoMOKE3 磁光克尔光学集成盒作为 Russell Cowburn 教授在 MOKE 系统研发领域多年深耕的技术成果，不仅通过结构优化与功能集成降低了实验操作的复杂度，更以磁光克尔效应为核心，为磁学、材料科学、半导体等多领域的研究提供了灵活且高精度的测量平台。此次该系统在清华大学的落地，将为相关领域科研团队开展极低温磁学特性研究、晶圆磁性检测技术开发等前沿课题提供有力支撑，助力科研人员在高精度磁光测量相关研究中实现突破。