基于高效荧光收集的氮-空位色心磁强计灵敏度提升技术研究

近年来,集成化金刚石氮空位色心磁强计引起了广泛的学术关注。然而,高灵敏度集成磁强计的发展受到了荧光收集效率低下的阻碍。为解决此问题,创新性地引入了金刚石表面磁控溅射反射涂层和侧壁切角技术,有效将荧光收集效率从34.2%提升至67.9%。经过处理的金刚石被集成在了2.9×2.1×2 cm^(3)体积之内的磁强计探头中。测试结果显示,在同样的磁强计体积内,切角和涂层技术的应用使得磁强计灵敏度从21.3 nT/Hz^(1/2)提升到5.7 nT/Hz^(1/2)。因此,通过切角和涂层增强了荧光强度的收集,提升了集成化金刚石NV色心磁强计的灵敏度。

NV色心磁强计研究进展及应用

基于金刚石氮空位(Nitrogen Vacancy,NV)色心的量子传感技术具有高灵敏度、高分辨率、全固态等优势,近年来引起了众多传感器研究机构的广泛关注。就NV色心在量子传感中的磁测量展开论述,首先介绍了NV色心的基本结构与磁测量原理,着重分析了微波天线、荧光高效收集、高灵敏磁测量方法以及集成磁强计设计等关键技术的最新研究进展,并针对当前存在的技术难题提出了技术发展方向。此外,还总结归纳了近些年NV磁强计在地磁探测、无损检测、生物医疗等领域的初步实际应用情况。