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磁场既可以与电荷，也可以与磁矩相互作用，是一个重要热力学参量，在凝聚态物理学的研究中被长期广泛地运用于调制材料的物性，例如二维电子气材料在足够强的磁场下可能出现的量子霍尔效应和分数化量子霍尔效应。同时，磁场也是一种测量手段，一个材料的电子系统对外加磁场的响应在不同物性上的反映包含了这个材料电子结构的信息。

固体材料中存在电子-电子，电子-晶格，电子-自旋等相互作用，具有不同的能量尺度。随着温度变化可呈现多样的物态或物性，例如铁磁性，超导电性，电荷密度波，重费米子金属等。如何理解一个材料在处于基态或接近基态时的物性是我们研究的主要内容，也是解释其物性温度依赖行为的出发点。因此，低温（在绝对温度温标下，温度对应能量远低于材料化学势）环境是我们开展研究的必要条件。

我们系统的主要构成为：1）18T 超导磁体 （约为地磁场强度的30万倍）；2）湿式 He-3制冷机，样品腔口径36mm， 最低温度 ～ 315 mK， 维持时间35小时 ；3）湿式He-4制冷机，最低温度 1.4 K；4）可以在两个制冷机上换用的测量杆，目前安装有16对双绞线，4根同轴线；5）多种，多台测量仪器仪表，包括交/直流电流源，电压源，纳伏电压表，数字/模拟锁相放大器，数字/模拟电容电桥等；5）测量控制软件。

通过优化制冷机冷端辐射屏设置，我们的系统具有较大的样品腔体积，同时提高了在满磁场中可用的最高温度，对He-3制冷机及He-4制冷机分别达到了50 K，200 K。同时多样的外部仪表允许我们更加自由的配置测量，为将来增加压力，门电压，梯度场等调控手段做好了准备，也可以方便地尝试新的测量方法。

目前我们使用较多的一种方式是通过电容读出的扭臂测量磁扭矩。磁扭矩定义为磁化强度与磁场强度的矢量积，对各向异性的磁化尤其敏感。电容测量可达到100ppm的分辨率，且名义上没有能量耗散，因此特别适合于在低温甚至极低温环境中使用。在磁化强度的量子振荡，磁场引起的磁性相变，超导体的不可逆场，磁各向异性的研究中均可使用。此外，我们也在发展基于压阻效应读出的扭臂测量方式。