在古地磁學(xué)和海洋環(huán)境磁學(xué)研究中，磁性礦物的矯頑力分布解析與磁性顆粒間的相互作用定量評估是揭示地質(zhì)歷史與環(huán)境演變的核心科學(xué)問題。美國Lake Shore Cryotronics公司全新推出的8600系列振動樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM），憑借其超快磁場變化率（最大10000 Oe/s）、超高數(shù)據(jù)采集速度（最高10ms/pt）以及超高磁場分辨率（10^-8 emu量級），成為高精度、高水平FORC分析的理想工具。

8600系列振動樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）

FORC 測量技術(shù)的核心突破

除了具備FORC測量需要的掃場速度和數(shù)據(jù)采集速度，8600系列VSM的標(biāo)配系統(tǒng)自帶FORC測量和2D圖像繪制等功能，測量過程中即可完成數(shù)據(jù)采集和處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和實(shí)時(shí)2D數(shù)據(jù)圖繪制，無需使用第三方軟件進(jìn)行后續(xù)處理和繪制，十分方便。

一階反轉(zhuǎn)曲線（FORC）測量數(shù)據(jù)及標(biāo)配系統(tǒng)軟件自帶的FORC圖像繪制功能

Lakeshore的8600系列VSM配備了三種不同的變溫選件（SSVT一體化變溫選件、CRYO低溫恒溫器選件和Oven高溫選件），以滿足不同溫度的一階反轉(zhuǎn)曲線測量需求。變溫選件采用GlideLOCKTM設(shè)計(jì)，軟件可以自動檢測變溫選件的安裝，操作十分簡便。

GlideLOCK^TM變溫選件和溫度控制器

Lakeshore VSM變溫選件溫度范圍

SSVT一體化變溫選件：100 - 950K（左）；低溫恒溫器變溫選件 4.2-450K（中）
Oven高溫爐選件：303-1273K（右）

一階反轉(zhuǎn)曲線應(yīng)用

1. 古地磁領(lǐng)域磁體礦元素分析

意大利國家地球物理與火山學(xué)研究所（INGV）的Aldo Winkler團(tuán)隊(duì)采用磁性和化學(xué)生物監(jiān)測方法，對意大利羅馬帕拉丁山考古區(qū)域地衣和葉片進(jìn)行磁性檢測和化學(xué)組分分析，以探究車輛顆粒物對考古區(qū)域的影響。作者對2022年7月到2023年6月考古區(qū)域的葉片和地衣進(jìn)行取樣，并通過磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁滯回線和FORC測量方法相結(jié)合的方式表征樣品磁特性，推斷出樣品的微量元素濃度，并分析出磁體礦狀的顆粒物對考古區(qū)域的影響。結(jié)果表明，車輛排放的痕量元素（如鋇和銻）有關(guān)的磁鐵礦狀顆粒的生物蓄積量隨著與道路縱向距離的增加而減少，而與地面高度的關(guān)系不大。地衣被證明是比樹葉更有效的空氣中可吸入顆粒物生物監(jiān)測器，與植物種類無關(guān)。該成果以《Nature-based solutions for monitoring the impact of vehicular particulate matter and for the preventive conservation of the Palatine Hill archaeological site in Rome, Italy》為題發(fā)表在Science of the Total Environment 上^[1]。本文中，作者使用了Lake Shore 8600系列振動樣品磁強(qiáng)計(jì)，對該考古區(qū)及室內(nèi)葉片和地衣樣品進(jìn)行了表征，通過FORC測量模式分析了不同樣品中化學(xué)組分，并以實(shí)時(shí)2D圖像的方式對測量結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化，為整個(gè)研究工作提供了準(zhǔn)確、清晰和直觀的實(shí)驗(yàn)對比數(shù)據(jù)。

意大利羅馬帕拉丁山考古區(qū)域地衣、葉片樣品與室內(nèi)地衣、葉片

一階反轉(zhuǎn)曲線（FORC）2D顯示對比圖

2. 海洋磁性樣品組分分析

南方科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程系講席教授劉青松團(tuán)隊(duì)對西太平洋麥哲倫海山區(qū)多金屬結(jié)殼樣品進(jìn)行了環(huán)境磁學(xué)和地球化學(xué)的分析工作，為晚中新世期間海洋磷酸鹽濃度持續(xù)性階梯狀增高提供重要的證據(jù)。通過生物地球化學(xué)模擬，揭示出晚中新世時(shí)期磷酸鹽與硅酸鹽風(fēng)化過程存在明顯的脫耦現(xiàn)象。研究進(jìn)一步指出，該時(shí)期青藏高原隆升引發(fā)的磷酸鹽風(fēng)化增強(qiáng)可能通過提升初級生產(chǎn)力和海洋生物泵導(dǎo)致全球CO2的下降，文章系統(tǒng)性地闡述了晚中新世時(shí)期全球氣候變冷的驅(qū)動機(jī)制，創(chuàng)新性地提出了全球磷酸鹽風(fēng)化過程對海洋碳循環(huán)的重要影響。該成果以《Enhanced phosphorus weathering contributed to Late Miocene cooling》為題發(fā)表在Nature Communications上^[2]。本文中，作者使用了Lake Shore 8600系列振動樣品磁強(qiáng)計(jì)，通過FORC測量模式對各類磁性樣品的化學(xué)組分進(jìn)行了測量分析。

百萬年以來記錄與模型重建磷酸鹽含量及大氣CO2和溫度變化趨勢

關(guān)于 Lake Shore Cryotronics, Ltd.：

美國Lake Shore公司（www.lakeshore。。ｃｏｍ）是著名的極端溫度和磁場條件下高精度測量和控制解決方案的創(chuàng)新者。主要產(chǎn)品包括低溫探針臺、振動樣品磁強(qiáng)計(jì)、M81同步源測量系統(tǒng)、M91快速霍爾效應(yīng)測量系統(tǒng)、Janis系列低溫恒溫器、低溫控溫儀、低溫溫度傳感器、高斯計(jì)及霍爾傳感器等。Lake Shore公司一直致力于推動科學(xué)發(fā)展，其產(chǎn)品解決方案不斷創(chuàng)新，應(yīng)用領(lǐng)域從物理實(shí)驗(yàn)室到深太空科學(xué)探索不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]. Lisa Grifoni.et al. Nature-based solutions for monitoring the impact of vehicular particulate matter and for the preventive conservation of the Palatine Hill archaeological site in Rome, Italy. Science of the Total Environment 946 (2024) 174358

[2]. Yi Zhong.et al. Enhanced phosphorus weathering contributed to Late Miocene cooling. Nature Communications (2025) 16:1124