曾幾何時，我們還推著源表、鎖相、測量表的小推車輾轉于多個設備之間。記得剛進入實驗室時，面對一堆測量表的茫然和不知所措，只能口口相傳地學習如何使用測量軟件。我們也曾忙于整理錯綜復雜的接線，由于信號線過長，較容易受到干擾，無法測量。除此之外，學習LabVIEW編程，甚至使用LabVIEW實現鎖相放大器和信號處理，也成了每個低年級同學上手測量的必經之路。
傳統的測量系統
傳統的電學輸運測量和表征應用通常需要結合專用的直流和交流源表，并匹配對應的電壓或電流測量表。在這種不同儀表和線纜的搭配中，往往涉及到各類儀器復雜的設置方案。通常在儀表和被測樣品之間測量線纜較長，隨著測量通道數的增加，如何將系統噪聲降至最丶低并確保各個通道之間的頻率同步，是一個巨大的挑戰。幸運的是，M81的出現提供了一種采用高度同步的交直流信號源和測量模塊，并利用遠程模塊來實現最佳靈敏度和噪聲抑制的方案，能夠更方便客戶對樣品的特性進行準確的表征。
M81同步信號源測量系統
MeasureLINK控制軟件是Lake Shore專門研發的一款實驗測量序列自動執行軟件。它通過預先編寫的實驗測量序列，自動進行實驗，同樣，用戶也可以通過簡單的拖放操作，完成測量序列的編寫，無需編程。該軟件可以實時對收集的數據實現可視化處理，方便客戶直觀地對測量結果進行判斷。此外MeasureLINK還能夠與Quantum Design測量平臺的MultiVu軟件聯用，讀取和控制PPMS 等測量平臺的溫度、磁場環境，實現一站式的管理，簡單易用。
Lake Shore MeasureLINK軟件
MeasureLINK 測量界面
近日Quantum Design公司聯合北京大學量子中心，量身定制了結合PPMS DynaCool 14T強磁場極低溫測量環境的Lake Shore M81測量解決方案。該方案有望在二維材料器件，超導測量等應用領域發揮關鍵作用，為微小信號測量提供更加準確的結果。
Lake Shore特殊的小信號鎖相測量技術，能夠實現0.2歐姆以下的電阻測量，特別適合對超導材料超導轉變的測試，彌補了在使用SR830鎖相時仍需串聯使用50歐姆電阻等的測量問題。
M81超導鎖相相關小電阻測量
MeasureReady™ M81-SSM系統采用模塊化設計，并利用MeasureSync™特殊的信號同步技術實現信號源模塊和測量模塊的所有通道高達100kHz的信號實時同步。利用MeasureSync™技術M81系統可以在同一時間對所有通道進行采樣，確保在相同條件下對被測器件或樣本進行測試，獲得一致性的數據。
MeasureSync™特殊的信號同步技術
M81主機是M81 SSM系統的核心。根據訂購的型號，儀器支持 2、4 或 6 個通道，分別包括 1、2 或 3 個信號源和 1、2 或 3 個測量單元。每臺 M81 儀器可管理 1 至 3 個信號源通道和 1 至 3 個測量通道，以便在單個測試序列中測試多個被測器件或樣品，而不會因線路復雜化和信號切換造成信號劣化。此外還可以將多臺儀器組合起來，進一步提高信號源和測量通道的能力，而不會降低模擬性能，同時利用 MeasureSync™ 對系統內所有信號通道進行定時同步。
M81采用主機與模塊的搭配方案
該主機以 MeasureReady™ 儀器平臺為基礎，采用圖形化觸摸屏界面進行編程控制和監測。其符合人體工程學設計的前面板具有 TiltView™ 顯示屏，無論是在工作臺上還是安裝在機架上，都能獲得更佳的可視性。它還支持標準 LAN、USB 和 GPIB 通信。
M81主機
M81-SSM采用主機和模塊搭配使用的方案，一個主機可以同時擴展至多3個源表模塊以及至多3個測量模塊，每個模塊均可以適配直流以及最高100kHz的測量范圍。具體有以下模塊可供選擇：
1. VM-10 電壓測量模塊
該模塊提供分辨率從低納伏到 10 V 的直流至 100 kHz 電壓測量，包括振幅、相位和諧波檢測功能。專有的無縫量程技術允許在增減量程時進行連續測量。
VM-10 電壓測量模塊
2. CM-10電流測量模塊
該模塊可在直流至 100 kHz 范圍內，以接近零的輸入偏移電壓測量 fA 至 100 mA 的電流，包括幅值、相位和諧波檢測功能。該模塊還具有可配置的硬件和軟件濾波功能。
CM-10電流測量模塊
3. BCS-10電流源模塊
該模塊提供 1 pA 至 100 mA 的可編程電流，最大符合 ±10 V 的直流輸出至 100 kHz 正弦輸出。BCS-10 源自 Lake Shore 的 372 型交流電阻電橋，采用差分或平衡設計，有助于減少或消除低溫恒溫器和其他研究設備中經常遇到的接地回路。它擴展了 372 型平衡源的功能，增加了可變頻率和振幅編程能力，在保持出色噪聲性能的同時，提高了靈活性。
BCS-10電流源模塊
4. VS-10電壓源模塊
該模塊可提供 ±1 nV 至 ±10 V 的可編程電壓，最大符合 100 mA 的直流至 100 kHz 正弦輸出。VS-10 適用于柵極偏置、電壓掃描 I-V 曲線剖析，以及需要高穩定電壓并結合電流、電阻/電感和其他材料或電子器件測量的應用。
VS-10電壓源模塊
不同的模塊搭配也為不同應用場景提供了不同的解決方案，常見的測量搭配有：
二維材料，納米線，有機半導體 VS module + CM module, primarily I-V特性曲線，4引線法
M81優勢：低電壓源噪聲，低電流測量噪聲 | .png) |
金屬-絕緣體相變，二維材料，超導材料 BCS module + VM module 交流電阻，表面電阻，交流霍爾
M81優勢：交流電流霍爾：電阻和霍爾電壓的同步測量；
在不同頻率的超低溫恒溫器中同時測量多達三個器件 |
光電二極管和光電晶體管
CM module + occasionally VS module
M81優勢：可編程偏置電壓源 |
自旋輸運
DC/AC: BCS module + VM module
M81優勢：同步測量電阻、霍爾電壓和諧波霍爾電壓 |
MIS結、約瑟夫森結、晶體管中的缺陷表征
VS module + CM module
M81優勢：雙 DAC 交流和直流電源 |
熱電材料、一維材料
AC, BCS module + VM module
M81優勢：相位相關電流源，同步諧波檢測 |
綜合以上這些測量方案， M81-SSM 的強大功能不言而喻，能夠為廣大科研工作者提供表征多種測試結構（包括納米結構、單層和多層原子結構、MEM、量子結構、有機半導體和超導材料）的超卓解決方案。
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