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针对表面单分子自旋探测和操纵技术，研发了低温超高真空射频前置电流放大器，可在*** GHz范围内获得30-40 dB的增益(*** GHz范围内增益大于40 dB)，可在液氦低温条件下工作，可耐烘烤150-180度200小时，真空度优于10^(-8) Pa,满足超高真空兼容条件，尺寸为15x7x3 mm^3，功耗4 mW，在功耗、超高真空兼容性、尺寸紧凑方面显著优于商业化产品。利用该前置电流放大器可获得对扫描隧道显微镜隧穿结中高频信号的测量，从而显著提高显微镜系统的探测功能，为表面微观物理研究提供新的实验方法，为新型量子信息产业的发展提供重要的测量手段。研制了原子搬运控制器，采用FPGA控制电路和基于Labview程序的图形化用户控制界面，可实现表面原子的自动识别，采用边界甄别算法辨别原子边缘与台阶边缘，使得错误识别的概率大大降低。

采用多种方法来实现搬运路径的自动规划，兼顾了准确率和计算时间。通过机器学习方法来训练并判断原子搬运操纵的实时状态，进而实现对针尖控制参数的自动调整，包括隧穿结电压、隧穿结间距、针尖操纵速度等，使得原子操纵一直处于高效的自动状态。原子搬运控制器是扫描隧道显微镜设备的重要扩展，可提高表面原子操纵的效率，为表面低维材料的原子制造提供关键的实验装备。

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