Zurich Instruments 新闻通讯 - 2020 年第四季度
欢迎阅读 2020 年第四季度新闻通讯！
本期新闻通讯精选了我们最新的测量提示与技巧：请继续阅读，了解如何使用 LabOne® 软件捕捉扫描探针显微镜图像，如何进行介电测量，以及如何表征贴片分流电阻。如果您希望以更轻松的方式了解我们，欢迎阅读我们的员工访谈。
锁相放大器
- 视频：锁相放大器的 LabVIEW 编程入门
- 用户故事：使用 LabOne 捕捉 SPM 图像
- 对话学者：里昂纳米技术研究所和里昂国立应用科学学院的 David Albertini 博士
- 博文：进一步了解如何使用 MF-DIG Digitizer 搭建您的实验系统
量子技术
阻抗分析仪
公司与社区
视频：锁相放大器的 LabVIEW 编程入门
您有兴趣将 Zurich Instruments 的设备控制和数据采集功能集成到您的 LabVIEW™ 程序中吗？在本视频中，Claudius Riek 从一个基本的示例入手，即从锁相放大器中读出一个数据。他介绍了一些基于此示例的可用资源，这些资源有助于将 Zurich Instruments 的产品快速直接地集成到您的代码中，让您能够将精力专注于科研工作。
用户故事：使用 LabOne 捕捉 SPM 图像
Zurich Instruments的锁相放大器因其出色的性能和灵活性而广泛应用于动态原子力显微镜 (AFM) 领域。用户可在仪器上以数字方式执行实时分析和反馈，但相应的输出通常由显微镜通过辅助模拟通道采集，以便通过 AFM 软件成像。这种方法的缺点是，不必要的数模转换和模数转换会产生额外的量化噪声，以及可用模拟 I/O 通道会受到限制。
使用 LabOne 的数据采集模块时，用户无需进行数据的转换和转移，就可以从所有内部通道采集图像。该项目由 Adrianos Sidiras Galante 执行，并由法国 CNRS 里昂纳米技术研究所 (INL) 的 David Albertini 博士全程指导，研究人员最终开发出一个基于 LabOne Python API 的开源软件包， HF2LI 锁相放大器可以与 Bruker 公司的NanoScope V 显微系统同步，记录 SPM 图像。该软件包可以从 GitHub 库中获取。
对话学者：里昂纳米技术研究所和里昂国立应用科学学院的 David Albertini 博士
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David Albertini 博士是里昂纳米技术研究所 (INL) 和里昂国立应用科学学院 (INSA) 的一名研究工程师。 |
作为 CNRS 的一名研究工程师，您是如何推动学术界的科学进步的？
我的工作（或者说是研究工程师的工作）包括几个方面。首先，我为其他研究人员提供实验上的支持，这要归功于我的专业技术和科学知识。在法国的科研体系中，最了解实验室仪器的往往是工程师或技术人员。我还会开发新的技术或程序，让我所维护和更新的显微镜发挥最大作用。我一直试图针对越来越复杂的样品获得最佳的分辨率，特别是在压电力响应显微镜 (PFM) 等模式下。
因此，可以说我的职责是传授知识、培训学生和研究人员，以及拓展显微镜的可能性，并将新的模式引入实验室。关于后面一点，一个很好的例证就是柔性材料的纳米力学双模态成像；HF2LI 锁相放大器将在这一工作中发挥重要作用！
您最近参与了哪些有趣的项目？
在超高真空 (UHV) 条件下使用 Omicron VT-AFM 是一种十分有趣的体验。今年夏天，我和 Alexander Singaevsky 利用开尔文探针力显微镜 (KPFM) 研究了不同温度下的氧化锌层：整个研究过程我们过得非常充实，因为我们在每一份新图像中都有一些新的发现。我们还和 Etienne Puyoo 一起用扫描焦耳膨胀显微镜进行了一项新的研究，这是一种在纳米尺度上进行热成像的间接方法。我们通过AFM 研究了材料在压力下的物理膨胀。借助 HF2LI，我们的研究取得了一些成果，但这一方法仍有待进一步开发。
我也喜欢将实验室最惯用的 PFM 模式发挥到极致。使用横向 PFM 模式在 KNNO 材料上获得高分辨率或通过电极执行 PFM 模式是很有意义的工作，因为这会为那些研究难度更高的材料提供灵感（例如我目前正在与 Nicolas Baboux 合作研究的 HZO材料）。
您已经使用 HF2LI 超过 6 年了，并且已经将它应用于多种实验场景：对于像您这样的工程师来说，这类仪器有什么优点？
当实验室拿到第一台 HF2LI 时，Brice Gautier 和我都很清楚要做什么，那就是 PFM 的频率跟踪。HF2LI 帮助我们实现了这一目标，我们在铁电材料的研究方面取得了不错的实验和科研进展。很快，我看到了在科研界分享这些知识的机会，因为我确信 HF2LI 在其他实验室也会越来越受欢迎。Michel Ramonda 也是 HF2LI 的用户，他成功将 HF2LI 用于接触共振 AFM，在 CNRS RéMiSoL 网络的资助下，我们倡议举办 PFM 和纳米力学研讨会。这一项目取得了不错的成效：我们现在已经形成了一支稳定的专家团体。例如，Denis Mariolle 搭建了单次扫描KPFM实验系统，我们在格勒诺布尔针对这一主题组织了研讨会。
深入了解 HF2LI 的功能还需要时间，但软件界面会随着每个版本的推出而不断改进，这对我们有很大的帮助。我觉得我目前对 HF2LI 的理解有限。但有一点我很清楚，那就是，对于双频共振跟踪 PFM 等模式，HF2LI 精度比较高，具有非常低的噪声并可最大限度发挥性能。
新冠疫情极大地影响了世界各地实验室的工作。您是否找到了远程控制实验、或者无需站在原子力显微镜前也能开展项目的方法？
今年 3 月，在第一次隔离期间，我最后悔的就是没有带一台 HF2LI 到家里，试着用它来连接 Python。多亏了 Adrianos Sidiras Galante，我才找到了补救的办法，他在我的指导下编写了 Zi² 程序：我们可以通过这款工具采集来自 HF2LI（与 Bruker Nanoscope V 电子设备同步）的信号，并将这些信号绘制成 AFM 图像。相关代码可在 GitHub 上获取。这次经历让我意识到，我应该把编程当成一份全职工作！
除了 AFM 编程，您还有哪些爱好？
自从 1994 年首次接触互联网以来，我一直保持着编写网站的爱好（例如为 RéMiSoL 网络和论坛活动编写网站)；在第一次隔离期间，我开始写个人博客介绍我的科研工作。我也喜欢打电子游戏，我的猫咪 Miù 还会和我一起玩。我喜欢听音乐，最近开始迷上了 HiFi 音乐系统 ，成了一名发烧友，我发现音乐也是一个宏大且科技含量相当高的领域！
博文：进一步了解如何使用 MF-DIG Digitizer 搭建您的实验系统
使用锁相放大器进行测量时，目标是抑制噪声并在单个频率上实现高信噪比。但随着单个频率信号质量的提高，整个频谱中包含的有价值的物理信息将会丢失。而示波器或网络分析仪与锁相放大器相结合通常并不可行。然而，如果拥有一台 MFLI 锁相放大器，便可以使用 MF-DIG Digitizer 同时进行此类互补测量。在这篇博文中，Jelena Trbovic 让您可以进一步了解如何借助 Zurich Instruments 锁相放大器搭建实验装置，挖掘实验结果中更深的物理内涵。
新闻：新一代量子分析仪 - 线上发布活动
您是否想要改进超导量子比特的读取，提高量子算法的保真度，或者扩大量子比特系统的规模？正是这些目标促使我们推出了 SHFQA 量子分析仪。
2020 年 11 月 17 日，我们已经举办一场线上活动，从技术层面对 SHFQA 展开介绍，并讨论其集成化无混频器校准的变频方案的优势。我们还介绍了如何在 8 GHz 下测量共振器以及并行执行 16 个量子比特的读出。
如需详细了解 SHFQA 在量子计算领域的前景，请观看SHFQA 量子分析仪线上发布活动的视频。
视频：将量子计算控制系统规模扩展到 100 个及以上量子比特
Zurich Instruments 如何将量子计算控制系统规模扩展到数百个量子比特？正如我们的 CMO Jan Benhelm 在今年的 QIDiS 活动（该活动聚焦量子技术领域的最近学术和科研成果）上所言，可直接读取量子比特的 SHFQA 量子分析仪的推出以及 LabOne QCCS 软件的开发能够在一定程度上解决这一问题。详情可访问我们的优酷频道观看 Jan 的演讲录像。
博文：测量厚度可变材料的介电性能
您是否使用介电材料？您知道在表征材料的介电特性时有哪些技巧和误区吗？在这篇博文中，Meng Li 介绍了如何使用 MFIA 阻抗分析仪及其 LabOne 软件精确测量粗糙聚合物圆盘样本的介电性能，并讨论了样本厚度对测量结果的影响。优化测量的策略包括：
- 优化自动调整量程功能的使用，以覆盖大的阻抗和频率范围。
- 使用 LabOne 最近更新的单周期平均功能来提升测量速度。
- 利用非接触法测量来补偿表面粗糙度，得到更精确的结果。
博文：使用 MFIA 测量贴片分流电阻的电感
精确的电流测量对于任何电子系统的优化都至关重要。测量电路中某处的电流时，最常见的方法是将分流电阻并联放置。这些分流电阻的电阻值均精确已知，但您是否考虑过，随着频率的增加，电感是如何影响整体阻抗的？在这篇博文中，Tim Ashworth 使用 MFIA 阻抗分析仪对一个 5 mΩ 的贴片分流电阻进行测量，确定了并联电阻值并测出了 100 kHz 下的电感。
员工风采
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今年年初，我们自问：怎样才能最准确地描述在 Zurich Instruments 工作的感受？请访问此网页直接聆听我们员工的心声，了解他们是如何来到公司的，他们的职责是什么，以及他们在 Zurich Instruments 最美好的回忆。
招贤纳士
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关于 HF2LI 和 HDAWG 的用户近期论文
- Gordon-Wylie, S. et al. Measuring protein biomarker concentrations using antibody tagged magnetic nanoparticles. Biomed. Phys. Eng. Express, Accepted Manuscript (2020).
- Schumacher, Z. et al. Nanoscale force sensing of an ultrafast nonlinear optical response. PNAS 117, 19773-19779 (2020).
- Martin-Jimenez, D. et al. Bond-level imaging of organic molecules using Q-controlled amplitude modulation atomic force microscopy. Appl. Phys. Lett. 117, 131601 (2020).
