专利汇可以提供基于金刚石NV色心的三轴固态原子磁传感器及磁场检测方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 方法是基于金刚石NV色心的自旋三重态 电子 基态在不同 磁场 条件下,采用金刚石NV色心作为敏感元件,利用532nm的激 光激发 NV色心,同时外加 微波 让NV色心发出 荧光 ,进而得到ODMR 光谱 。从谱中能够提取出三对明显的塞曼分裂峰值,测量每对峰值之间的共振 频率 差,这3个不同的频率差来自三个不同的NV方向,而且这3个频率差值的大小与磁场强度沿着NV色心中的3个对称轴的投影成正比,并且有这3个取向就足以提取出磁场的三个分量,这就是该状态下总场强。所测量的磁化坡莫 合金 的弱磁场是由总场强减去外加已知的磁场得到的。进而实现基于金刚石NV色心局部自旋三重态电子基态的弱磁场的检测。,下面是基于金刚石NV色心的三轴固态原子磁传感器及磁场检测方法专利的具体信息内容。
1.一种基于金刚石NV色心的三轴固态原子磁场检测方法,该方法在基于金刚石NV色心的三轴固态原子磁传感器中实现,所述基于金刚石NV色心的三轴固态原子磁传感器包括信号源(1)、微波器(2)、圆形微波天线(3)、磁场装置(4)、金刚石NV色心(5)、激光器(6)、数字示波器(7)、锁相放大器(8)、滤光器(10)、平凸镜(11)、光电探测器(12)和二向色镜(13);所述激光器(6)发出的激光经二向色镜(13)后照射到金刚石(5)的NV色心,所述微波器(2)产生的微波通过圆形微波天线(3)发射并作用于金刚石(5)的NV色心上,所述磁场装置(4)施加磁场于金刚石(5)的NV色心上;所述金刚石(5)的NV色心的激发后产生的荧光经过二向色镜(13)、平凸镜(11)、滤光片(10)后被光电探测器(12)收集,所述光电探测器(12)输出电信号至示波器(7);所述微波源(1)和光电探测器(12)的输出端分别与锁相放大器(8)的输入端连接,所述锁相放大器(8)的输出端与示波器(7)的输入端连接;
其特征在于:包括如下步骤:
(1)、激光器(6)发出的激光经二向色镜(13)后照射到没有嵌入坡莫合金的金刚石(5)上并对NV色心起到极化作用;微波器(2)产生的微波通过圆形微波天线(3)发射,并由磁场装置(4)施加磁场,两者共同在金刚石(5)的NV色心上,NV色心的激发态电子将与微波发生共振并发出600nm~800nm的荧光,荧光经过二向色镜(13)、平凸镜(11)、滤光片(10)后被光电探测器(12)收集,在数字示波器(7)上显示出ODMR光谱,使用锁相放大器(8)提取出三对明显的塞曼分裂峰,得到金刚石中没有坡莫合金时的ODMR光谱,并将其作为参考;
(2)、采用上述同样的方式测量装有坡莫合金的金刚石的ODMR光谱,并从中提取出三对明显的塞曼分裂峰值;
(3)、将金刚石的四面体方向转化为笛卡尔坐标,测量每对峰值之间的共振频率差,这3个不同的频率差来自金刚石三个不同的NV方向,而且这3个频率差值的大小与磁场强度沿着NV色心中的3个对称轴的投影成正比,并且提取出磁场在笛卡尔坐标下的三个分量,这就是该状态下总场强的大小;
磁化的坡莫合金磁场的大小是由总场强的大小减去外加已知磁场的大小得到;磁化的坡莫合金磁场的方向由该值的正负决定,若是正值,表明由磁化的坡莫合金产生的磁场的方向和已知磁场的方向相同,若是负值,则表明由磁化的坡莫合金产生的磁场的方向和已知磁场的方向相反;
最终得到笛卡尔坐标系中该状态下磁化的坡莫合金磁场的大小和方向,进而实现基于金刚石NV色心局部自旋三重态电子基态的弱磁场的检测。
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