5月21日线上讲座：测量极限：如何在纳米与量子尺度下可靠地测量微弱信号？
发布日期：2026-05-15
在量子科技与纳米材料研究的精密测量领域，科研人员正不断向物理极限发起冲击。无论是观测量子比特的微弱跃迁，还是表征二维材料在极低温下的输运特性，实验的核心往往聚焦于那几个量级极小的信号：纳伏（nV）级的感应电压或飞安（fA）级的漏电流。
然而，在通往真相的道路上，噪声如影随形。热电动势（Thermal EMF）的漂移、线缆的电容效应、地环路的干扰，以及低温强磁场环境下复杂的布线约束，都可能让真实的信号湮灭在背景噪声之中。如何拨开噪声的迷雾，获取真正可靠、高信噪比的实验数据？ 这不仅需要高性能的仪器，更需要一套系统性的测量逻辑。
为此，Quantum Design China 特邀 Lake Shore 资深应用专家 Jason Chonko，结合其 25 年的精密测量经验，为您深度拆解微弱信号探测中的“陷阱”与“对策”。
01 报告主题
1. 选型之辩：电压源还是电流源？
并非所有的样品都适用同样的激励方式。我们将深入探讨如何根据待测样品的阻抗特性（DUT Resistance）科学选择源。
针对<1Ω 的低阻样品（如超导体、金属）：为何电流源是规避自加热效应的最佳选择？
针对 >10MΩ 的高阻样品（如半导体薄膜、绝缘体）：电压源如何通过快速充电克服线缆电容带来的延迟？
2. 测量中的“魔鬼细节”：
避开 5 大常见陷阱 很多实验的失败往往源于被忽视的物理细节。专家将带您逐一识别并解决：
热电动势与温差： 如何通过 Offset Compensation 技术抵消物理连接处的温差干扰？
接地与屏蔽（Shielding）： 深入解析单点接地与地环路的爱恨情仇。
等电位保护（Guarding）： 为什么测量飞安级电流时，三同轴（Triax）线缆和 Guarding 技术是不可或缺的？
3. 同步源测系统（SSM）的架构革命
传统的锁相放大器、电流源与纳伏计组合往往面临相位同步与系统复杂的难题。我们将重点介绍 Lake Shore M81-SSM 如何通过其独特的架构实现：
绝对同步： 在同一时钟下实现 DC、AC 与 Lock-in 测量的无缝融合。
极低底噪： 模块化设计如何从物理层面隔离数字噪声，为量子芯片测试提供纯净环境。
4. 赋能低温实验平台：
与 Quantum Design系列低温磁体系统、以及QD Oxford TeslatronPT系统中等各类恒温器中深度集成，电学测量绝非孤立存在。报告将展示如何利用 MeasureLINK 软件 配合专门设计的 高阻插杆（High Resistance Insert），将测量极限从 10 MΩ 扩展至 200 GΩ。
一键集成： 在 Quantum Design PPMS系列系统、以及QD Oxford TeslatronPT系统中实现磁场、温度与 Lake Shore 电学参数的自动化联合扫描。
02 预约入口
点击此处，即刻预约！
03 报告时间
时间： 2026年5月21日（周四） 上午10:00
04 报告人介绍
Jason Chonko, Lake Shore Cryotronics 资深售前应用经理
Jason Chonko 先生于 1998 年毕业于肯特州立大学（Kent State University），获物理学学士学位。他的职业生涯始于该校著名的液晶研究所（Liquid Crystal Institute），随后在多家光学初创公司担任高级工程师，专注于研发领域的挑战。
在超过 25 年的行业生涯中，Jason 长期在通用测试与测量领域担任应用专家，致力于通过技术分析协助客户完成复杂系统的选型。目前，他专注于 Lake Shore 的电学器件表征系统，在帮助科研人员解决微弱信号探测难题方面拥有极其丰富的实战经验。
Lake Shore Cryotronics Lake Shore 公司是优质的科学传感器、仪器和系统制造商，致力于在低温和磁场环境下进行物理特性的精确测量。其产品广泛应用于量子材料、半导体、超导及物理科学的前沿研究。
Quantum Design China作为 Lake Shore 在国内的授权代理商，我们致力于为中国科研用户提供最专业的实验方案与技术支持。如果您对本次报告内容或电学测量设备有任何疑问，欢迎随时联系我们info@qd-china.com。
传统的电学输运测量和表征应用通常需要结合专用的直流和交流源表并匹配对应的电压或电流测量表，这种不同仪表和线缆的搭配中往往涉及到各类仪器复杂的设置方案。通常在仪表和被测样品之间测量线缆较长，随着测量通道数的增加，如何将系统噪声降至最低并确保各个通道之间的频率同步的挑战也随之而来。而M81的出现提供了一种采用高度同步的交直流信号源和测量模块，并利用远程模块来实现最佳灵敏度和噪声抑制的方案能够更方便客户对样品的特性进行准确的表征。
 |  |
此外，M81采用Lake Shore公司专门研制的MeasureLINK测量软件，能够对M81的控制和测量实现全程零编程的简便操作。例如多通道间信号同步，测量初始化条件，测量流程化控制，以及测量进度的实时显示和记录等等。
MeasureLINK测量控制软件
MeasureReady™ M81-SSM系统采用模块化设计，并利用MeasureSync™自主研发信号同步技术实现信号源模块和测量模块的所有通道最高100kHz的信号实时同步。利用MeasureSync™技术M81系统可以在同一时间对所有通道进行采样，确保在相同条件下对被测器件或样本进行测试，获得一致性的数据。
M81采用主机与模块的搭配方案
M81主机是M81 SSM系统的核心。根据订购的型号，仪器支持 2、4 或 6 个通道，分别包括 1、2 或 3 个信号源和 1、2 或 3 个测量单元。每台 M81 仪器可管理 1 至 3 个信号源通道和 1 至 3 个测量通道，以便在单个测试序列中测试多个被测器件或样品，而不会因线路复杂化和信号切换造成信号劣化。此外还可以将多台仪器组合起来，进一步提高信号源和测量通道的能力，而不会降低模拟性能，同时利用 MeasureSync™ 对系统内所有信号通道进行定时同步。
M81主机
该主机以 MeasureReady™ 仪器平台为基础，采用图形化触摸屏界面进行编程控制和监测。其符合人体工程学设计的前面板具有 TiltView™ 显示屏，无论是在工作台上还是安装在机架上，都能获得最佳的可视性。它还支持标准 LAN、USB 和 GPIB 通信。
M81-SSM采用主机和模块搭配使用的方案，一个主机可以同时扩展至多3个源表模块以及至多3个测量模块，每个模块均可以适配直流以及最高100kHz的测量范围。具体有以下模块可供选择：
1. VM-10 电压测量模块
该模块提供分辨率从低纳伏到 10 V 的直流至 100 kHz 电压测量，包括振幅、相位和谐波检测功能。专有的无缝量程技术允许在增减量程时进行连续测量。
VM-10 电压测量模块
2. CM-10电流测量模块
该模块可在直流至 100 kHz 范围内，以接近零的输入偏移电压测量 fA 至 100 mA 的电流，包括幅值、相位和谐波检测功能。该模块还具有可配置的硬件和软件滤波功能。
CM-10电流测量模块
3. BCS-10电流源模块
该模块提供 1 pA 至 100 mA 的可编程电流，最大符合 ±10 V 的直流输出至 100 kHz 正弦输出。BCS-10 源自 Lake Shore 前沿的 372 型交流电阻电桥，采用差分或平衡设计，有助于减少或消除低温恒温器和其他研究设备中经常遇到的接地回路。它扩展了 372 型平衡源的功能，增加了可变频率和振幅编程能力，在保持出色噪声性能的同时，提高了灵活性。
BCS-10电流源模块
4. VS-10电压源模块
该模块可提供 ±1 nV 至 ±10 V 的可编程电压，最大符合 100 mA 的直流至 100 kHz 正弦输出。VS-10 适用于栅极偏置、电压扫描 I-V 曲线剖析，以及需要高稳定电压并结合电流、电阻/电感和其他材料或电子器件测量的应用。
VS-10电压源模块
全新打造集交直流测量与锁相检测于一体的源测量模块SMU
源测量模块（SMU-10）是MeasureReady™ M81-SSM同步源测系统的最新模块组件。该模块专为应对纳米级与超低温样品的精密测量需求而设计，具有极低的源噪声和超高测量灵敏度。SMU-10同时支持直流与交流测量模式，并集成锁相放大器功能，为前沿科研应用提供了一套完整的测量解决方案。
不同的模块搭配也为不同应用场景提供了不同的解决方案，常见的测量搭配有：
| 二维材料，纳米线，有机半导体 VS module + CM module, primarily I-V特性曲线，4引线法 M81优势：低电压源噪声，低电流测量噪声 |  | |
金属-绝缘体相变，二维材料，超导材料 BCS module + VM module 交流电阻，表面电阻，交流霍尔 M81优势：交流电流霍尔：电阻和霍尔电压的同步测量； 在不同频率的超低温恒温器中同时测量多达三个器件 | ||
光电二极管和光电晶体管 CM module + occasionally VS module M81优势：可编程偏置电压源 | ||
自旋输运 DC/AC: BCS module + VM module M81优势：同步测量电阻、霍尔电压和谐波霍尔电压 | ||
MIS结、约瑟夫森结、晶体管中的缺陷表征 VS module + CM module M81优势：双 DAC 交流和直流电源 | ||
热电材料、一维材料 AC, BCS module + VM module M81优势：相位相关电流源，同步谐波检测 |
综合以上这些测量方案， M81-SSM 的强大功能不言而喻，能够为广大科研工作者提供表征多种测试结构（包括纳米结构、单层和多层原子结构、MEM、量子结构、有机半导体和超导材料）的卓越解决方案。
