Криогенные объективы: новая линейка для микроскопии при температурах от 10 мК и полях до 18 Тл
05.05.2026
Исследования квантовых материалов, NV-центров в алмазе и сверхпроводящих структур требуют работы в экстремальных условиях. Обычная оптика в таких установках быстро теряет метрологические характеристики. Ферромагнитные элементы в конструкции стандартных объективов создают локальные искажения магнитного поля, что критично при индукции свыше 5 Тл. Линейка криогенных объективов MFLT разработана с учётом этих физических ограничений. Это позволяет сохранять заявленные оптические параметры без дополнительной юстировки после выхода на рабочую температуру.
Конструктивные особенности объективов MFLT
Три модели (MFLT90.VIS.APO, MFLT60.VIS.APO, MFLT36.VISNIR.APO) выполнены из титанового сплава. Это решение гарантирует полное отсутствие магнитного отклика при работе в полях до 18 Тл и минимальное паразитное нагревание от вихревых токов. Модель MFLT90.VIS использует корпус из медного сплава. Медь обладает высокой теплопроводностью, что обеспечивает быстрый и равномерный теплоотвод от оптического тракта к холодной ступени криостата. Однако при температуре ниже 100 мК медь может демонстрировать микросмещения из-за остаточных напряжений. Для таких условий рекомендуется предварительная термоциклировка (3-5 циклов охлаждения/нагрева) перед вводом в экспериментальный тракт.
|
|
Апохроматическая коррекция и спектральные диапазоны
Апохроматическая коррекция – это сведение трёх длин волн в одну фокальную плоскость, что устраняет вторичный спектр и минимизирует хроматические аберрации. В криогенных условиях эта характеристика приобретает особое значение.
В линейке MFLT реализованы следующие варианты апохроматических диапазонов:
| Модель | Апохроматический диапазон | Просветление (A.R.) | Применение |
|---|---|---|---|
| MFLT90.VIS.APO | 470-650 нм | 400-780 нм | Флуоресценция NV-центров (линии 575/637 нм) |
| MFLT60.VIS.APO | 470-670 нм | 430-1050 нм | Многоканальная визуализация в видимом диапазоне |
| MFLT36.VISNIR.APO | 470-1600 нм | 490-1400 нм | Комбинированные VIS+NIR эксперименты, спектроскопия |
| MFLT90.VIS | 400-750 нм | 450-630 нм | Широкополосная визуализация без строгой апохроматики |
При охлаждении от 300 К до 10 мК показатель преломления оптических стёкол изменяется, а геометрические размеры линз уменьшаются. Без специальной коррекции это приводит к смещению фокуса для разных длин волн и размытию изображения в многоканальной флуоресценции.
Зависимость нормированной интенсивности от частоты СВЧ-поля
Технические характеристики и сравнение моделей
|
|
|
|
|
| Параметр | MFLT90.VIS.APO | MFLT60.VIS.APO | MFLT36.VISNIR.APO | MFLT90.VIS |
|---|---|---|---|---|
| Материал корпуса | Титановый сплав | Титановый сплав | Титановый сплав | Медный сплав |
| Увеличение | 111Х | 51Х | 30Х | 111Х |
| Числовая апертура (NA) | 0,9 | 0,6 | 0,36 | 0,9 |
| Рабочее расстояние | 1 мм | 6 мм | 13,8 мм | 0,2 мм |
| Апохроматический диапазон | 470-650 нм | 470-670 нм | 470-1600 нм | 400-750 нм |
| Парфокальное расстояние | 45 мм | 72,1 мм | 72,1 мм | 45 мм |
| Поле зрения (FOV) | Ø265 мкм | Ø120 мкм | Ø200 мкм | Ø220 мкм |
Области применения серии MFLT
1. Флуоресцентная визуализация NV-центров в алмазе
Модели с высокой числовой апертурой (NA 0,9) и апохроматикой 470-650 нм обеспечивают детектирование одиночных дефектов с отношением сигнал/шум >20 дБ при температурах 4-77 К. Это критично для квантовой сенсорики магнитных полей и спиновой динамики.2. Исследования в сверхпроводящих магнитах
Полностью немагнитная конструкция из титанового сплава исключает искажение поля до 18 Тл и паразитный нагрев от вихревых токов, что открывает возможности для изучения квантового эффекта Холла, спиновых стёкол и магнитооптических эффектов в сильных полях.
3. Криогенная микроскопия в вакуумных установках
Конструктивные особенности и размеры соответствуют требованиям высокого вакуума и позволяют интегрировать объективы в криостаты с ограниченным оптическим доступом.
4. Эксперименты с алмазными наковальнями
Модель MFLT36.VISNIR.APO с рабочим расстоянием 13,8 мм – это оптимальный выбор для оптических измерений в ячейках высокого давления, где требуется значительный зазор между объективом и образцом.
5. Спектроскопия квантовых точек
Широкий диапазон просветления и стабильность фокуса при циклических охлаждениях обеспечивают воспроизводимость данных в длительных экспериментах по температурной зависимости люминесценции и рамановского рассеяния.
Компания «Специальные Системы. Фотоника» является эксклюзивным дистрибьютором компании MultiFields Technologies и оказывает техническую поддержку по всей линейке продукции на территории России и ЕАЭС.
Наши технические специалисты компании готовы предоставить любую дополнительную информацию и подобрать решение для ваших задач. Чтобы получить консультацию или оформить заказ, пожалуйста, свяжитесь с нами.
