低温环境是研究非常规超导、拓扑量子态及量子信息等诸多前沿物理的关键条件。传统“湿式”制冷受限于液氦储量及资源紧缺，难以满足长效科研需求。随氦气闭循环技术突破，无液氦的“干式”系统凭借长效连续运行等优势，已成为科研仪器的主流方向。然而，干式系统伴随的机械震动对高灵敏物理测量构成严峻挑战。尤其是对皮米级分辨率的扫描探针显微系统而言，如何在无液氦条件下实现极低的震动水平，仍是当前精密科学仪器领域的核心瓶颈。

　　此前，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心郇庆团队基于国际首创的“远端液化无液氦闭循环”技术理念，成功研制出震动噪声水平可媲美传统湿式系统的无液氦亚3K低温扫描探针显微镜（Rev. Sci. Instrum. 94, 093701 (2023)）；联合国内北京大学、中国科学技术大学等优势单位联合开发了一系列功能化无液氦扫描探针显微镜：可进行电子自旋共振测量的无液氦亚2K低温扫描探针显微镜；实现埃米级光谱学成像能力的无液氦光耦合扫描探针显微镜系统，（Advanced Scientific Instruments, https://doi.org/10.1016/j.asi.2026.100011）。

　　近日，中国科学院物理研究所郇庆团队联合中科艾科米（北京）科技有限公司、北京飞斯科科技有限公司，基于“远端液化无液氦闭循环”的技术路线，成功研制出一套新型无液氦亚K强磁场扫描隧道显微镜（STM）系统，该系统具备两种制冷工作模式：⁴He‑⁴He模式与⁴He‑³He模式，其系统基础温度（有效电子温度）分别可达894 mK（1.06 K）和420 mK（610 mK），并可兼容室温孔径超导磁体。通过数月的连续测试验证，该系统实现了温度稳定性接近±0.1 mK，震动水平小于1pm，从低温到室温宽温区内连续变温成像，0-5T连续变场，并能够稳定运行数月。其性能达到了与传统液氦杜瓦的湿式STM系统相媲美的水平。相较已有液氦杜瓦的湿式STM方案的低温维持时间有限、运行成本高、烘烤受限、所需安装空间较大等诸多问题，该系统展现着长期连续运行、宽温域可调、可高温烘烤、系统高度兼容常规实验室、无需地下安装空间与磁体配置灵活等诸多优势。该系统的成功研制不仅标志团队已研发具备自主知识产权的亚K强磁场扫描隧道显微镜，也为量子材料、拓扑超导材料、原子级制造等基础科学领域研究提供了高端科学仪器支撑。

　　该研究工作由中国科学院物理所马瑞松副研究员、博士生黄远志为共同第一作者，郇庆研究员为通讯作者。相关成果以“A continuous-operation sub-Kelvin scanning tunneling microscope with high magnetic field via a remote liquefaction cryogen-free scheme”为题发表于《Review of scientific instruments》上（Rev. Sci. Instrum. 97, 053701 (2026)）。研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院科研仪器研制项目、北京市自然科学基金的支持。

图 无液氦亚K强磁场扫描隧道显微镜系统模型与部分性能结果