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Current sensor based on diamond nitrogen-vacancy color center
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作者 史子阳 高伟 +6 位作者 王启 郭浩 唐军 李中豪 温焕飞 马宗敏 刘俊 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第7期118-123,共6页
High precision current measurement is very important for the calibration of various high-precision equipment and the measurement of other precision detection fields.A new current sensor based on diamond nitrogen-vacan... High precision current measurement is very important for the calibration of various high-precision equipment and the measurement of other precision detection fields.A new current sensor based on diamond nitrogen-vacancy(NV)color center magnetic measurement method is proposed to realize the accurate measurement of current.This new current method can greatly improve the accuracy of current measurement.Experiments show that the linearity of the current sensor based on diamond NV color center can reach up to 33 ppm,which is superior to other current sensors and solves the problem of low linearity.When the range of input current is 5-40 A,the absolute error of the calculated current is less than 51μA,and the relative error is 2.42×10^(-6) at 40 A.Combined with the research content and results of the experiment,the application of the current sensor in the field of current precision measurement is prospected. 展开更多
关键词 current sensor DIAMOND high precision nitrogen-vacancy(nv)color center
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Non-destructive Testing Method for Crack Based on Diamond Nitrogen-vacancy Color Center 被引量:1
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作者 ZHAO Long WANG Xin +3 位作者 ZHAO Bowen WU Guiyuan LUO Dacheng ZHANG Shaochun 《Instrumentation》 2022年第1期56-64,共9页
Magnetic field measurement plays an extremely important role in material science,electronic en-gineering,power system and even industrial fields.In particular,magnetic field measurement provides a safe and reliable to... Magnetic field measurement plays an extremely important role in material science,electronic en-gineering,power system and even industrial fields.In particular,magnetic field measurement provides a safe and reliable tool for industrial non-destructive testing.The sensitivity of magnetic field measurement deter-mines the highest level of detection.The diamond nitrogen-vacancy(NV)color center is a new type of quan-tum sensor developed in recent years.The external magnetic field will cause Zeeman splitting of the ground state energy level of the diamond NV color center.Optical detection magnetic resonance(ODMR),using a mi-crowave source and a lock-in amplifier to detect the resonant frequency of the NV color center,and finally the change of the resonant frequency can accurately calculate the size of the external magnetic field and the sensi-tivity of the external magnetic field change.In the experiment,a diamond containing a high concentration of NV color centers is coupled with an optical fiber to realize the preparation of a magnetic field scanning probe.Then,the surface cracks of the magnetized iron plate weld are scanned,and the scanning results are drawn into a two-dimensional magnetic force distribution map,according to the magnetic field gradient change of the magnetic force distribution map,the position and size of the crack can be judged very accurately,which pro-vides a very effective diagnostic tool for industrial safety. 展开更多
关键词 Diamond nitrogen-vacancy color center Iron Weld MAGNETIZATION Optical Fiber Sensor Scanning
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快速响应的NV色心微波传感器实现及测量
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作者 张家璇 刘鑫 +2 位作者 张立婷 李中豪 温焕飞 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第5期158-160,共3页
高精度微波快速测量技术是电磁频谱分析监测的核心,微波测量技术为微波传感器的高精度测量提供了可能。通过建立NV色心空间磁场能级响应频率精密调谐模型,结合NV色心光学宽场成像技术,实现了高精度、响应快可调的微波测量。首先,通过连... 高精度微波快速测量技术是电磁频谱分析监测的核心,微波测量技术为微波传感器的高精度测量提供了可能。通过建立NV色心空间磁场能级响应频率精密调谐模型,结合NV色心光学宽场成像技术,实现了高精度、响应快可调的微波测量。首先,通过连续光探测磁共振(ODMR)技术,结合宽场成像技术,通过像素级磁场强度-微波频率转化关系,实现宽场成像的微波测量;进而将连续扫频技术转变为施加定频进行检测,通过同步监测频点不同的响应特性,验证了测试结果的有效性。以上结果为高精度固态量子频谱分析仪、高瞬时带宽频谱微波传感器提供了重要技术基础。 展开更多
关键词 微波检测 磁场调谐 nv色心 光探测磁共振技术
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Single-channel vector magnetic information detection method based on diamond NV color center 被引量:1
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作者 王琴琴 王瑞荣 +8 位作者 刘金萍 林绍卓 武亮伟 郭浩 李中豪 温焕飞 唐军 马宗敏 刘俊 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第8期275-281,共7页
A method of detecting the single channel triaxial magnetic field information based on diamond nitrogen-vacancy(NV)color center is introduced.Firstly,the incident angle of the bias magnetic field which can achieve the ... A method of detecting the single channel triaxial magnetic field information based on diamond nitrogen-vacancy(NV)color center is introduced.Firstly,the incident angle of the bias magnetic field which can achieve the equal frequency difference optically-detected magnetic resonance(ODMR)spectrum of diamond NV color center is calculated theoretically,and the triaxial magnetic information solution model is also constructed.Secondly,the microwave time-controlled circuit module is designed to generate equal timing and equal frequency difference microwave pulse signals in one channel.Combining with the optical detection magnetic resonance technology,the purpose of sequentially locking and detecting the four formant signals on one side of the diamond NV color center(m_(s)=-1 state signal)is achieved,and the vector magnetic field information detection is accomplished by combining the triaxial magnetic information solution model.The system can obtain magnetic field detection in a range of 0 mT-0.82 mT.The system's magnetic noise sensitivity is 14.2 nT/Hz^(1/2),and the deviation angle errors of magnetic field detectionθ_(x) andθ_(y) are 1.3° and 8.2° respectively. 展开更多
关键词 nitrogen-vacancy(nv)color center VECTOR electron spin magnetic detection
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采用磁屏蔽环结构的金刚石NV色心全光直流互感器系统
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作者 王鑫 赵龙 +5 位作者 仇茹嘉 宋东波 田腾 耿佳琪 赵博文 苏帅 《微纳电子技术》 CAS 2024年第5期93-101,共9页
针对目前电力系统对电流互感器的精度与灵敏度提出的更高要求,提出了一种基于金刚石氮-空位(NV)色心的全光直流互感器的系统方案,系统包括光源模块、激光反馈模块、激光分束模块、一次传感探头模块、激光分频模块、光电转换模块以及信... 针对目前电力系统对电流互感器的精度与灵敏度提出的更高要求,提出了一种基于金刚石氮-空位(NV)色心的全光直流互感器的系统方案,系统包括光源模块、激光反馈模块、激光分束模块、一次传感探头模块、激光分频模块、光电转换模块以及信号采集和数据处理模块。对系统中的磁屏蔽环进行了结构的设计与仿真,并对仿真结果进行了实验验证。最后搭建了单通道实验验证系统,系统实测结果表明,设计的全光直流互感器在5 000 A大电流下无磁屏蔽时可以达到0.35%的测量精度,加入磁屏蔽环后测量精度提升到了0.06%,从而为基于金刚石NV色心的全光直流互感器的研制提供了参考。 展开更多
关键词 金刚石 氮-空位(nv)色心 直流互感器 量子精密测量 磁屏蔽环
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基于无微波金刚石NV色心测磁技术的电流测量应用
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作者 宋东波 仇茹嘉 +5 位作者 王鑫 赵龙 耿佳琪 田腾 刘雅琪 刘鑫 《微纳电子技术》 CAS 2024年第2期153-161,共9页
为了在特高压(UHV)环境下使用氮-空位(NV)色心量子测量技术,研究了金刚石主轴与磁场夹角对相应曲线及电流测量精度的影响。构建金刚石氮-空位七能级超精细结构模型,根据仿真结果得到不同磁场方向下最高灵敏度范围和最佳测量范围,从而确... 为了在特高压(UHV)环境下使用氮-空位(NV)色心量子测量技术,研究了金刚石主轴与磁场夹角对相应曲线及电流测量精度的影响。构建金刚石氮-空位七能级超精细结构模型,根据仿真结果得到不同磁场方向下最高灵敏度范围和最佳测量范围,从而确定探头的最佳放置角度。基于无微波金刚石氮-空位技术搭建了直流大电流测量实验平台,测试了100~5000A范围内荧光电压对电流的响应曲线。实验结果表明,该平台对5000A直流电流测量误差在0.25%以内。作为无源器件,无微波金刚石氮-空位色心测磁传感器全光纤信号传输具备良好耐压性能,同时可在室温下工作,并具有结构紧凑、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优势,适用于特高压环境下的直流电流测量,为传统电力行业检测提供了新的检测方法。 展开更多
关键词 金刚石 氮-空位色心 测磁传感器 无微波 特高压(UHV)环境 量子精密测量 电力行业检测
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Dependence of nitrogen vacancy color centers on nitrogen concentration in synthetic diamond 被引量:1
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作者 李勇 陈孝洲 +5 位作者 冉茂武 佘彦超 肖政国 胡美华 王应 安军 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期534-537,共4页
Crystallization of diamond with different nitrogen concentrations was carried out with a FeNiCo-C system at pressure of 6.5 GPa.As the nitrogen concentration in diamond increased,the color of the synthesized diamond c... Crystallization of diamond with different nitrogen concentrations was carried out with a FeNiCo-C system at pressure of 6.5 GPa.As the nitrogen concentration in diamond increased,the color of the synthesized diamond crystals changed from colorless to yellow and finally to atrovirens(a dark green).All the Raman peaks for the obtained crystals were located at about 1330 cm^(-1)and contained only the sp^(3)hybrid diamond phase.Based on Fourier transform infrared results,the nitrogen concentration of the colorless diamond was<1 ppm and absorption peaks corresponding to nitrogen impurities were not detected.However,the C-center nitrogen concentration of the atrovirens diamond reached 1030 ppm and the value of A-center nitrogen was approximately 180 ppm with a characteristic absorption peak at 1282 cm^(-1).Furthermore,neither the NV^(0)nor the NV^(-)optical color center existed in diamond crystal with nitrogen impurities of less than 1 ppm by photoluminescence measurement.However,Ni-related centers located at 695 nm and 793.6 nm were observed in colorless diamond.The NE8 color center at 793.6 nm has more potential for application than the common NV centers.NV^(0)and NV^(-)optical color centers coexist in diamond without any additives in the synthesis system.Importantly,only the NV^(-)color center was noticed in diamond with a higher nitrogen concentration,which maximized optimization of the NV^(-)/NV^(0)ratio in the diamond structure.This study has provided a new way to prepare diamond containing only NV^(-)optical color centers. 展开更多
关键词 high pressure and high temperature DIAMOND nitrogen-vacancy color centers
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金刚石NV色心在钢丝绳缺陷检测中的应用
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作者 沈忆华 雷金辉 +3 位作者 张云伟 周梦良 罗大程 赵博文 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第6期957-964,共8页
氮-空位(NV)色心是金刚石中的一种晶格缺陷,由于其具有优异的自旋性质和光学性质,在量子精密测量领域受到广泛关注。利用金刚石的高灵敏度和高分辨率磁测量特性,实现灵敏且准确的钢丝绳缺陷检测。在磁场测量方面,该技术使用光学探测磁... 氮-空位(NV)色心是金刚石中的一种晶格缺陷,由于其具有优异的自旋性质和光学性质,在量子精密测量领域受到广泛关注。利用金刚石的高灵敏度和高分辨率磁测量特性,实现灵敏且准确的钢丝绳缺陷检测。在磁场测量方面,该技术使用光学探测磁共振法测出NV色心的共振频率,从而计算出外界的磁场强度。在钢丝绳检测方面,以浓度为1.8×10^(17)~3.6×10^(17)的NV色心磁传感器为核心组成探头模块,三块高度集成的现场可编程门阵列(FPGA)板卡组成控制模块,搭建量子精密测量平台,检测钢丝绳断丝缺陷和微弱磨损缺陷。实验结果表明,该系统的磁场测量灵敏度可达6 nT/Hz,空间分辨率为200μm,可以对钢丝绳缺陷进行准确检测,为工业安全提供了新的检测方式。 展开更多
关键词 金刚石 氮-空位(nv)色心 磁场测量 缺陷检测 钢丝绳
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基于磁集聚器的金刚石NV色心磁力计灵敏度的增强
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作者 伍大锦 李中豪 +1 位作者 唐军 刘俊 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第2期259-264,共6页
对于金刚石氮空位(NV)色心磁力计,探索新的方法提高其灵敏度具有重要的意义。详细介绍了一种基于闭环反馈的频率调制技术结合磁集聚器的高灵敏度和高分辨率磁测量方法。设计了具有12倍磁放大倍数的T型磁集聚器。通过频率调制技术,磁力... 对于金刚石氮空位(NV)色心磁力计,探索新的方法提高其灵敏度具有重要的意义。详细介绍了一种基于闭环反馈的频率调制技术结合磁集聚器的高灵敏度和高分辨率磁测量方法。设计了具有12倍磁放大倍数的T型磁集聚器。通过频率调制技术,磁力计灵敏度由1.5 nT/Hz^(1/2)提升到0.13 nT/Hz^(1/2)。同时,通过闭环锁定技术,磁力计最小可检测磁感应强度由10 nT增强到1 nT。该方法在理论和实验上均得到了验证,能够实现磁力计灵敏度和分辨率的提高,为高灵敏度和高分辨率磁力计的设计提供了参考,同时对自旋电子磁共振的基础研究也有着重要的意义。 展开更多
关键词 磁集聚器 氮空位(nv)色心 金刚石 灵敏度 分辨率 闭环锁定技术
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基于金刚石NV色心的微角度测量方法
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作者 伍大锦 石振荣 +2 位作者 李中豪 唐军 刘俊 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第3期422-426,共5页
微角度检测在超高精密测量技术中有着重要的作用。研发了一种基于金刚石氮空位(NV)色心的微角度测量方法,其中NV色心作为微角度检测敏感单元,共轴磁铁作为传感单元,由于共轴磁铁和金刚石NV轴之间不同夹角下的磁场强度变化引起金刚石NV... 微角度检测在超高精密测量技术中有着重要的作用。研发了一种基于金刚石氮空位(NV)色心的微角度测量方法,其中NV色心作为微角度检测敏感单元,共轴磁铁作为传感单元,由于共轴磁铁和金刚石NV轴之间不同夹角下的磁场强度变化引起金刚石NV色心自旋能级波动,从而使得光学探测磁共振(ODMR)信号漂移,通过闭环频率锁定技术的实时追踪实现微角度的检测。并对微角度测量进行了理论分析和实验测试,理论和实验结果基本一致。同时,通过该方法获得了微角度传感检测的灵敏度为200 mV/deg,分辨率为10 mdeg,系统的等效角度均方根噪声为0.69 mdeg/Hz^(1/2)。该方法为高灵敏度、高分辨率的微角度检测提供了新的手段,同时实时追踪金刚石多个NV轴,可实现姿态矢量微角度检测。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(nv)色心 微角度检测 电子自旋 光学探测磁共振(ODMR) 共轴磁铁
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金刚石NV色心系综内14N核自旋测量与调控
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作者 高研杰 郭浩 唐军 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第7期1124-1131,共8页
金刚石内氮空位(NV)色心中的氮核自旋是一个原子级别磁结构,无法如同NV电子自旋一样在任意磁场下受光泵浦极化。随机指向的氮核自旋缩短了NV色心电子自旋的相干时间,限制了NV色心电子自旋的传感测量能力。通过激光、微波和射频脉冲共同... 金刚石内氮空位(NV)色心中的氮核自旋是一个原子级别磁结构,无法如同NV电子自旋一样在任意磁场下受光泵浦极化。随机指向的氮核自旋缩短了NV色心电子自旋的相干时间,限制了NV色心电子自旋的传感测量能力。通过激光、微波和射频脉冲共同作用完成NV色心中氮核自旋的磁共振测量和调控,表明其可以被调控和初始化。研究结果表明,NV色心中的14N核自旋在2.79、4.95和7.11 MHz处具有共振信号。测量得到的核自旋系综Rabi信号在11个π脉冲的脉冲宽度射频作用后仍然具有明显相干性,而电子自旋系综在7个π脉冲的脉冲宽度微波作用后已经完全退相干,表明其具有远优于NV电子自旋的相干性质。引入单个π脉冲脉冲宽度的射频信号后,14N核自旋在一个态上的布居数降低了50%。这项工作可为在基于NV色心的传感测量应用中引入核自旋调控提升传感能力提供技术支撑。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(nv)色心 光探测磁共振 超精细耦合 14N核自旋调控 核自旋极化
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基于LabVIEW对NV色心的频率扫描设计
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作者 郝坤坤 宋贺伦 +2 位作者 茹占强 刘楠 马万太 《工业控制计算机》 2023年第9期60-61,63,共3页
为实现对金刚石氮空位(Nitrogen-Vacancy,NV)色心的频率扫描,基于LabVIEW,通过USB协议进行通信,将原有测频的软件进行整改,设计了频率扫描系统,介绍了系统的整体结构以及一些关键的程序框图,验证了系统的性能。结果显示:系统可以满足在... 为实现对金刚石氮空位(Nitrogen-Vacancy,NV)色心的频率扫描,基于LabVIEW,通过USB协议进行通信,将原有测频的软件进行整改,设计了频率扫描系统,介绍了系统的整体结构以及一些关键的程序框图,验证了系统的性能。结果显示:系统可以满足在频率2.6 GHz~3.2 GHz,扫频步长最小0.1 MHz,扫频间隔时间0.1 ms的情况下进行扫频操作,已在项目中流畅稳定运行。LabVIEW开发周期较短,易于维护与拓展,后期可开发集成功率扫描模块,实现功率检测。 展开更多
关键词 LABVIEW nv色心 USB协议 频率扫描 扫频步长
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An Emerging Testing Method for Metallics Based on NV Center in the Diamond
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作者 QIU Rujia DU Qiang +3 位作者 HUANG Jie ZHOU Mengliang LUO Dacheng ZHAO Bowen 《Instrumentation》 2022年第4期40-48,共9页
Metal substance detection plays an extremely important role in daily life,industrial manufacturing and even industrial security.The traditional methods include optical detection,X-ray detection,microwave detection and... Metal substance detection plays an extremely important role in daily life,industrial manufacturing and even industrial security.The traditional methods include optical detection,X-ray detection,microwave detection and ultrasonic detection.These methods,playing a vital role in the field of non-destructive testing,can not only judge the presence or absence of metal,but also accurately detect the type and size of metal defects.For microwave detection,the detection efficiency of metal materials is limited by the response sensitivity of the detector to microwaves.In recent years,scientists have discovered a quantum sensing system based on the diamond nitrogen-vacancy(NV)color center.The system obtains optical detection magnetic resonance(ODMR)fluorescence spectra under the combined action of a 532nm laser and a certain frequency band of microwaves,and the signal contrast changes significantly with the microwave power.Based on the NV color center quantum sensing system,this paper studies its application in the field of metal detection,and takes steel detection as an example to detect the size of steel bars according to the changes in the spectral line,providing a new method for non-destructive testing such as metal substance detection. 展开更多
关键词 Diamond nitrogen-vacancy color center REBAR Microwave Reflection ODMR
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基于金刚石NV色心的弱磁场测量
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作者 孙晓宇 麦棣 +5 位作者 仲成 张帼一 王子祺 代如成 王中平 张增明 《物理实验》 2023年第7期1-7,12,共8页
从选题背景、实验原理、实验设计方案、实验结果与讨论、教学应用与展望等方面入手,介绍了基于金刚石NV色心的弱磁场测量相关的实验教学研究.重点阐述了金刚石NV色心的制备、共聚焦光路系统的搭建、通电线圈和圆柱形磁铁磁场的测量以及... 从选题背景、实验原理、实验设计方案、实验结果与讨论、教学应用与展望等方面入手,介绍了基于金刚石NV色心的弱磁场测量相关的实验教学研究.重点阐述了金刚石NV色心的制备、共聚焦光路系统的搭建、通电线圈和圆柱形磁铁磁场的测量以及三维亥姆霍兹线圈的应用.该成果转化应用到全国大学生物理实验竞赛中,通过竞赛、教学、科研的有机结合,培养学生的综合素质和实践创新能力,并丰富大学物理实验的前沿教学内容. 展开更多
关键词 金刚石nv色心 光探测磁共振谱 能级劈裂 微波共振 量子测量
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基于系综NV色心的温度传感器关键技术 被引量:5
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作者 赵娟 秦丽 +3 位作者 马宗敏 张少文 傅月平 高健 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第12期885-889,909,共6页
金刚石中的氮空位中心(NV色心)具有独特的自旋特性,且其电子自旋受周围环境如温度的影响,从而可以通过探测NV色心的电子自旋态实现对温度的精密测量。在精密测量中,NV色心的哈密顿量起重要作用,而哈密顿量受周围环境温度的影响,所以... 金刚石中的氮空位中心(NV色心)具有独特的自旋特性,且其电子自旋受周围环境如温度的影响,从而可以通过探测NV色心的电子自旋态实现对温度的精密测量。在精密测量中,NV色心的哈密顿量起重要作用,而哈密顿量受周围环境温度的影响,所以研究了291-390 K温度下系综NV色心的光探测磁共振(ODMR)信号与温度的关系。随着温度的升高,零场劈裂D值逐渐减小,并且获得370-390 K时零场劈裂D值与温度间存在斜率为-61.65 kHz/K的线性关系,并对ODMR信号进行微波调制,这对以后实现高精度的温度场测量具有很好的应用前景,也为研究金刚石材料的温度特性提供了很好的技术支持。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(nv)色心 零场劈裂D值 光探测磁共振(ODMR)信号 温度探测 纳米传感
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面向微集成的金刚石NV色心与微波天线的一体化 被引量:2
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作者 袁华 马宗敏 +2 位作者 郑斗斗 王雪敏 柴笑晗 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2022年第2期151-155,168,共6页
针对金刚石氮空位(NV)色心量子传感器中微波天线体积大、无法与金刚石紧密接触造成天线与金刚石位置不固定、引起传感器灵敏度低的问题,设计了一种将微波天线集成到金刚石NV色心的一体化方法。采用导电性更强的金薄膜作为天线材料,通过... 针对金刚石氮空位(NV)色心量子传感器中微波天线体积大、无法与金刚石紧密接触造成天线与金刚石位置不固定、引起传感器灵敏度低的问题,设计了一种将微波天线集成到金刚石NV色心的一体化方法。采用导电性更强的金薄膜作为天线材料,通过高频结构模拟器(HFSS)仿真软件确定天线尺寸。利用微纳加工工艺和磁控溅射技术在金刚石NV色心表面制作了微波天线,实现了金刚石一体化微波天线。对金刚石一体化微波天线的仿真与实验数据进行对比分析。与传统微波天线相比,设计的天线体积缩小约50%,激发荧光效率和磁场灵敏度分别提升了约20倍和约10 nT/Hz^(1/2)。该方法结合3D打印技术可有望大幅缩小金刚石NV色心量子传感器的体积,对量子器件的微集成化发展具有重要意义。 展开更多
关键词 量子传感器 微波天线 氮空位(nv)色心 微纳加工工艺 微集成
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NV色心磁测量研究现状及发展趋势 被引量:3
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作者 马宗敏 郭卫军 +4 位作者 郑斗斗 王军旗 柴笑晗 牛刘敏 秦丽 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第9期754-762,共9页
综述了金刚石氮空位(NV)色心磁测量研究现状及发展趋势。对NV色心DC磁测量和AC磁测量主要方法进行了系统的对比分析,着重介绍了采用连续波光探测磁共振(CW-ODMR)方法检测DC磁场的发展趋势并分析其优势和不足之处,以及利用Spin Echo技术... 综述了金刚石氮空位(NV)色心磁测量研究现状及发展趋势。对NV色心DC磁测量和AC磁测量主要方法进行了系统的对比分析,着重介绍了采用连续波光探测磁共振(CW-ODMR)方法检测DC磁场的发展趋势并分析其优势和不足之处,以及利用Spin Echo技术对AC磁测量的分析研究。然后介绍了NV色心在集成NV色心磁力计、体细胞NV色心磁测量以及硬盘驱动器检测等方面的应用,指出未来NV色心磁测量主要向高灵敏度、小型化、集成化、便携化的方向发展。最后分析得出NV色心DC磁测量存在微波和激光功率导致ODMR线宽展宽,延长退相位时间是提高DC磁灵敏度最主要的手段。NV色心AC磁测量则对系统电噪声和磁噪声等环境因素要求较高,延长退相干时间是提高AC磁灵敏度的关键因素。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(nv)色心 AC磁测量 DC磁测量 连续波光探测磁共振(CW-ODMR) Spin Echo
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面向芯片级NV色心量子传感器的微波天线关键技术 被引量:1
18
作者 马宗敏 柴笑晗 +5 位作者 王军旗 傅月平 牛刘敏 郭卫军 郑斗斗 秦丽 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第12期905-915,923,共12页
金刚石氮空位(NV)色心量子传感器相较其他量子传感器在灵敏度、集成难易度、工作适应性等方面具有优势,正在成为研究热点。在集成NV色心量子传感器研制过程中发现,微波场驱动NV色心能级间的电子跃迁,对光探测磁共振、拉比振荡、拉姆齐... 金刚石氮空位(NV)色心量子传感器相较其他量子传感器在灵敏度、集成难易度、工作适应性等方面具有优势,正在成为研究热点。在集成NV色心量子传感器研制过程中发现,微波场驱动NV色心能级间的电子跃迁,对光探测磁共振、拉比振荡、拉姆齐序列、自旋回波、退相干时间等参数均有影响,从而进一步影响到传感器的灵敏度。因此设计能产生均匀磁场且转化效率高的微纳工艺近场天线对提高集成NV色心传感器的性能极其重要。重点阐述了NV色心自旋调控天线原理及工艺特点,对现有的多种天线做了介绍,并对基于CMOS工艺的集成化微波芯片做了重点介绍;从天线结构、性能等方面对微带线、共面波导、微纳天线等进行了分析;结合微波天线的发展趋势,对芯片级固态量子传感器进行了介绍。 展开更多
关键词 氮空位(nv)色心 量子传感器 近场辐射 微波天线 芯片级 CMOS工艺
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High-resolution imaging of magnetic fields of banknote anti-counterfeiting strip using fiber diamond probe
19
作者 赵旭彤 何飞越 +5 位作者 薛雅文 马文豪 殷筱晗 夏圣开 曾明菁 杜关祥 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期720-727,共8页
Counterfeiting of modern banknotes poses a significant challenge,prompting the use of various preventive measures.One such measure is the magnetic anti-counterfeiting strip.However,due to its inherent weak magnetic pr... Counterfeiting of modern banknotes poses a significant challenge,prompting the use of various preventive measures.One such measure is the magnetic anti-counterfeiting strip.However,due to its inherent weak magnetic properties,visualizing its magnetic distribution has been a longstanding challenge.In this work,we introduce an innovative method by using a fiber optic diamond probe,a highly sensitive quantum sensor designed specifically for detecting extremely weak magnetic fields.We employ this probe to achieve high-resolution imaging of the magnetic fields associated with the RMB 50denomination anti-counterfeiting strip.Additionally,we conduct computer simulations by using COMSOL Multiphysics software to deduce the potential geometric characteristics and material composition of the magnetic region within the anti-counterfeiting strip.The findings and method presented in this study hold broader significance,extending the RMB 50 denomination to various denominations of the Chinese currency and other items that employ magnetic anti-counterfeiting strips.These advances have the potential to significantly improve and promote security measures in order to prevent the banknotes from being counterfeited. 展开更多
关键词 banknote anti-counterfeiting strip nitrogen-vacancy(nv)centers magnetic field imaging numerical simulation
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金刚石NV色心磁力计极限灵敏度优化方法 被引量:7
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作者 赵锐 赵彬彬 +3 位作者 王磊 郭浩 唐军 刘俊 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第9期683-687,699,共6页
光探测磁共振(ODMR)信号作为氮空位(NV)色心磁力计进行磁检测的主要手段,其主要受到微波功率强度和激光功率强度的影响。对金刚石NV色心磁力计展开研究,根据其检测原理,探究其极限灵敏度优化方法。搭建了ODMR信号的检测系统,对ODMR... 光探测磁共振(ODMR)信号作为氮空位(NV)色心磁力计进行磁检测的主要手段,其主要受到微波功率强度和激光功率强度的影响。对金刚石NV色心磁力计展开研究,根据其检测原理,探究其极限灵敏度优化方法。搭建了ODMR信号的检测系统,对ODMR信号的激发功率进行了探究。实验结果表明在该实验系统下,微波功率约为60 mW、激光功率约为10 mW是最优的ODMR信号激发功率,可以使磁力计灵敏度达到最优,得到其理论值为17.80 nT/Hz^1/2。为金刚石NV色心磁力计灵敏度的进一步提高提供了改进方法。 展开更多
关键词 金刚石氮空位(nv)色心 光探测磁共振(ODMR)信号 微波 激光 极限灵敏度 磁力计
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