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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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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金刚石氮空位色心自旋传感技术

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作者 秦岳 王志斌 +2 位作者 郭浩 唐军 刘俊 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期53-67,共15页

金刚石氮空位(NV)色心具有优异的室温量子特性、长相干时间、兼容微纳加工等优势,成为芯片化高精度传感器技术领域发展的新方向。基于金刚石NV色心量子效应的磁、电、温、角速度等多种物理量传感灵敏度已逐渐突破现有传感测量技术极限,... 金刚石氮空位(NV)色心具有优异的室温量子特性、长相干时间、兼容微纳加工等优势,成为芯片化高精度传感器技术领域发展的新方向。基于金刚石NV色心量子效应的磁、电、温、角速度等多种物理量传感灵敏度已逐渐突破现有传感测量技术极限,在航空航天、深空探测、生命科学等学科领域应用越来越深入。本综述主要介绍金刚石NV色心量子传感机理、不同物理量传感器研究进展及未来发展趋势。 展开更多

关键词 nv色心 量子传感 磁强计 温度计 电场计 陀螺仪

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金刚石NV色心的制备及应用(特邀) 被引量：2

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作者 郝鑫 尹思宇 +3 位作者 张宗达 丁洁 田振男 白振旭 《光电技术应用》 2022年第1期1-9,57,共10页

氮空位(NV)色心是一种具备优良光学性能和自旋特性的金刚石发光缺陷,由于其在超分辨成像技术、量子测量、量子信息等领域的巨大应用前景,近年来吸引了许多科研工作者的关注。目前,人们已经通过多种方法制备浓度和空间位置可控的高品质N... 氮空位(NV)色心是一种具备优良光学性能和自旋特性的金刚石发光缺陷,由于其在超分辨成像技术、量子测量、量子信息等领域的巨大应用前景,近年来吸引了许多科研工作者的关注。目前,人们已经通过多种方法制备浓度和空间位置可控的高品质NV色心,并推动了其在量子传感和量子信息等领域的应用。NV色心的电子自旋哈密顿量与多种物理量有关,因此能够通过读取NV色心的电子自旋态实现量子精密测量;此外,NV色心作为一种电子自旋相干时间长、性能稳定的固态自旋量子体系,可以实现安全高效的量子信息处理。近年来,量子测量的灵敏度随着NV色心制备工艺的进步而快速提升。介绍了NV色心的结构和基本特性,并对其制备和应用进行了总结和展望。 展开更多

关键词 金刚石 nv色心 制备 应用 传感 量子信息

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量子调控型NV色心系综磁强计灵敏度优化 被引量：2

5

作者 郭卫军 郑斗斗 +4 位作者 王军旗 柴笑晗 牛刘敏 秦丽 马宗敏 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第1期54-58,79,共6页

氮空位(NV)色心是金刚石中固有的缺陷,具有纳米量级的空间分辨率和微特斯拉量级的磁灵敏度,可以实现高灵敏度与高空间分辨率的微弱磁检测。利用NV系综磁敏感单元,可以将固态电子自旋信号实时检测技术应用于NV磁强计。准确进行AC磁测量... 氮空位(NV)色心是金刚石中固有的缺陷,具有纳米量级的空间分辨率和微特斯拉量级的磁灵敏度,可以实现高灵敏度与高空间分辨率的微弱磁检测。利用NV系综磁敏感单元,可以将固态电子自旋信号实时检测技术应用于NV磁强计。准确进行AC磁测量是研究的关键。利用NV色心电子自旋进行量子调控,通过光探测磁共振(ODMR)测试确定共振频率,二能级Rabi振荡测试确定Rabi频率以及退相干时间测试确定横向弛豫时间。由于自旋回波存在相位积累,导致荧光布局数发生改变。最后利用量子相位随荧光布局数的关系计算出最大AC磁场灵敏度约为0.8 pT/■。 展开更多

关键词 金刚石 nv色心 AC磁测量 光探测磁共振(ODMR)测试 RABI振荡 退相干时间

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基于金刚石NV色心的弱磁场测量

6

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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金刚石氮空位色心体系的量子纠缠态制备 被引量：3

7

作者 许丽 刘阿鹏 《量子光学学报》 北大核心 2017年第2期201-207,共7页

利用金刚石氮空位色心体系耦合于一个双边的光子晶体腔(该光子晶体腔与两个波导耦合)来制备Bell态、GHZ态和团簇态。当光子被探测和进行幺正操作后,就得到纠缠态。同时计算了该体系的保真度,发现在近似参数条件下,该模型可得到较好结果。

关键词 量子纠缠 金刚石氮空位色心体系 保真度

原文传递

扫描氮-空位显微镜探针-样品间距的测定方法

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作者 金子建 程智 +1 位作者 陈宇航 王鹏飞 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期634-641,共8页

基于金刚石量子精密测量技术的扫描氮-空位显微镜(SNVM)近年来发展十分迅速,广泛应用于磁性材料,生物成像等领域。其中,作为原子级大小的感测单元,氮-空位色心探针和样品之间的距离是影响SNVM成像空间分辨率的重要因素,也是准确重构扫... 基于金刚石量子精密测量技术的扫描氮-空位显微镜(SNVM)近年来发展十分迅速,广泛应用于磁性材料,生物成像等领域。其中,作为原子级大小的感测单元,氮-空位色心探针和样品之间的距离是影响SNVM成像空间分辨率的重要因素,也是准确重构扫描成像物理量的必要条件。本文提出一种导线标准样品及测量方法,用于确定氮-空位色心探针与样品间距。首先使用电子束光刻及镀膜等微纳加工技术实现百纳米线宽的导线标准样品的制备,其次在自行搭建的扫描氮-空位显微镜平台上实现标准样品中电流产生磁场的扫描成像,之后使用理论公式对磁场成像结果进行拟合分析得到氮-空位色心探针-样品间距,最后对该方法的精度及空间分辨率进行讨论。 展开更多

关键词 金刚石nv色心 扫描氮-空位显微镜 nv色心探针-样品间距 空间分辨率

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基于磁集聚效应的系综NV色心磁检测增强 被引量：2

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作者 李中豪 王天宇 +4 位作者 郭琦 郭浩温 焕飞 唐军 刘俊 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第14期290-298,共9页

高灵敏色心量子自旋磁检测是弱磁、极弱磁检测及成像应用的关键.本文通过搭建结合磁力线集聚结构(MFC)的系综金刚石氮空位(NV)色心的宽视场磁分布成像系统,对系综金刚石NV色心磁检测增强进行了系统研究.首先基于磁力线集聚效应仿真设计... 高灵敏色心量子自旋磁检测是弱磁、极弱磁检测及成像应用的关键.本文通过搭建结合磁力线集聚结构(MFC)的系综金刚石氮空位(NV)色心的宽视场磁分布成像系统,对系综金刚石NV色心磁检测增强进行了系统研究.首先基于磁力线集聚效应仿真设计并制造了成对的T型薄片状MFC结构,利用连续波光探测磁共振(ODMR)宽视场磁成像技术对MFC的磁增强效果进行验证.实验测试的MFC间距的最小值为1.0 mm,此时磁增强倍数约为10.35,通过进一步对比不同磁场强度以及不同间距条件下的MFC磁增强效果,验证了MFC磁增强效果的有效性,系统磁检测灵敏度由1.10 nT/Hz^(1/2)提升至0.30 nT/Hz^(1/2).通过进一步对比仿真与测量获得的磁增强倍数与间隙宽度的关系,可对实验系统的磁增强及灵敏度进行有效估计.在MFC间距为0.5 mm时,对应的磁增强倍数可提升至约18.21,磁灵敏度则可达0.25 nT/Hz^(1/2).以上结果表明基于磁集聚效应可以实现系综金刚石氮空位色心磁检测灵敏度的有效提升,为精密量子测量技术在弱磁、极弱磁检测应用方面提供了参考. 展开更多

关键词 磁力线集聚结构 系综金刚石氮空位色心 连续波光探测磁共振 磁灵敏度

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全光学非破坏微波场分布成像 被引量：1

10

作者 刘颖 董明明 +2 位作者 胡振忠 杨博 杜关祥 《微波学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期86-91,共6页

随着技术的进步,微波集成电路的复杂度和集成度都在不断提高,并且其特征线宽也在不断减小,因此非破坏高分辨微波场近场成像技术对芯片的功能和失效分析至关重要,目前尚没有成熟的技术路线。文章提出了一种基于金刚石氮空位色心的固态量... 随着技术的进步,微波集成电路的复杂度和集成度都在不断提高,并且其特征线宽也在不断减小,因此非破坏高分辨微波场近场成像技术对芯片的功能和失效分析至关重要,目前尚没有成熟的技术路线。文章提出了一种基于金刚石氮空位色心的固态量子体系作为传感单元,通过分析色心基态自旋在共振微波场中的量子态演化规律,采用全光学的方法,获得微波场分布的一种精密测量方法。该方法通过搭建光学成像系统进行一次宽场成像来获得芯片整体的微波场分布,具有高效、对近场干扰小等优点,有望在芯片电磁兼容测试、微波芯片失效分析和天线近场分布成像等应用上提供一种全新的测量方案。 展开更多

关键词 金刚石氮空位色心 微波场 单片微波集成电路芯片 空间分辨率

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CVD单晶金刚石[NV]和[SiV]缺陷的抑制与消除 被引量：4

11

作者 吴晓磊 徐帅 +3 位作者 赵延军 吴啸 常豪锋 郭兴星 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2020年第5期42-44,共3页

反应气体中添加体积分数0.001%的N2,研究CVD金刚石PL(photoluminescence spectroscopy,PL)光谱发现,与N杂质相关的[NV]0与[NV]-和与Si杂质相关的[SiV]是金刚石中的主要杂质缺陷。经过高温高压(high temperature and high pressure,HPHT... 反应气体中添加体积分数0.001%的N2,研究CVD金刚石PL(photoluminescence spectroscopy,PL)光谱发现,与N杂质相关的[NV]0与[NV]-和与Si杂质相关的[SiV]是金刚石中的主要杂质缺陷。经过高温高压(high temperature and high pressure,HPHT)处理后,[NV]0峰的强度被削弱,[NV]-峰的强度被增强,[SiV]峰的强度被显著增强,并新出现了[SiV]-宽峰。反应气体中N2体积分数降至0.0001%并添加0.5%的O2后,[NV]0与[NV]-峰消失,O2升高至1%后[SiV]峰强度出现了明显降低,继续升高O2含量,[SiV]峰强度下降趋势变缓,这些现象证明了添加少量O2有助于CVD金刚石中N和Si杂质缺陷的抑制与消除。 展开更多

关键词 CVD单晶金刚石 PL光谱 nv色心 SiV色心 缺陷

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金刚石^(13)C核子定位用参数可调动态解耦序列

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作者 张刚源 袁珩 范鹏程 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1733-1738,共6页

针对金刚石内^(13)C核自旋的逐个定位,提出了一种非均匀分布周期内对称的动态解耦序列——可调动态解耦(APDD)序列。针对该序列,进行了理论推导和仿真分析;并就^(13)C核自旋定位精度指标,与目前金刚石内原子量子态操控使用最为广泛的CPM... 针对金刚石内^(13)C核自旋的逐个定位,提出了一种非均匀分布周期内对称的动态解耦序列——可调动态解耦(APDD)序列。针对该序列,进行了理论推导和仿真分析;并就^(13)C核自旋定位精度指标,与目前金刚石内原子量子态操控使用最为广泛的CPMG(CarrPurcell-Meiboom-Gill)脉冲序列和XY4序列进行了比较。结果表明,相比于CPMG序列与XY4序列,APDD序列可将单个^(13)C核自旋的定位精度提高6.27倍。进一步研究表明,在单个周期内比值τ1/τ介于0.51~0.58范围为APDD序列核子定位最优工作条件。因此,APDD序列能被用于控制毗邻金刚石中NV~—色心的核自旋,并且在量子信息和量子探测器领域有着重要的应用。 展开更多

关键词 金刚石 nv^-色心 动态解耦 核自旋 定位

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纳米金刚石颗粒的衬底增强效应研究

13

作者 翟陈婷 唐军 +3 位作者 郭浩 赵苗苗 郭旭东 刘俊 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第11期16-18,22,共4页

金刚石氮空位(NV)色心由于具有发光稳定、无毒、量子特性已成为最有发展前景的生物荧光标记材料。为进一步提高生物荧光标记检测和识别的分辨率,结合表面荧光增强效应,提出了结合Si,Si O2,金属三种不同折射率的材料来实现对NV色心荧光... 金刚石氮空位(NV)色心由于具有发光稳定、无毒、量子特性已成为最有发展前景的生物荧光标记材料。为进一步提高生物荧光标记检测和识别的分辨率,结合表面荧光增强效应,提出了结合Si,Si O2,金属三种不同折射率的材料来实现对NV色心荧光信号的增强特性。测试结果表明:金刚石结构与金属材料相结合后荧光增强最大达到17.71倍,进一步表明荧光增强机理,为提高生物荧光标记检测和识别灵敏度与分辨率提供了研究基础。 展开更多

关键词 氮空位色心 表面荧光增强 荧光标记

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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

14

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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采用磁屏蔽环结构的金刚石NV色心全光直流互感器系统

15

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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基于金刚石氮-空位色心的新型钢筋检测方法

16

作者 余志武 伍军 +3 位作者 柏秋丽 赵博文 张少春 周梦良 《微纳电子技术》 CAS 2024年第9期133-141,共9页

针对传统混凝土钢筋探测仪检测深度大多在100 mm以下且误差较大的问题,基于量子精密测量中金刚石氮-空位(NV)色心体系搭建了新型钢筋检测实验平台。金刚石NV色心因其优异的自旋性质和光学特性,对磁场有极高的分辨率。使用532 nm波长激... 针对传统混凝土钢筋探测仪检测深度大多在100 mm以下且误差较大的问题,基于量子精密测量中金刚石氮-空位(NV)色心体系搭建了新型钢筋检测实验平台。金刚石NV色心因其优异的自旋性质和光学特性,对磁场有极高的分辨率。使用532 nm波长激光和微波对金刚石进行激光激发及微波调控,金刚石中的NV色心探测被测磁场,通过扫描光探测磁共振谱(ODMR)得到反射的微波功率,从而计算钢筋的尺寸及位置信息。结果表明自制的微波天线在2.87 GHz谐振频率下的回波损耗(S11)为-9.297 dB,在150 mm深度完成混凝土中钢筋位置、个数和直径的检测,钢筋位置平均误差≤4.3 mm,钢筋直径误差≤2.7 mm。 展开更多

关键词 氮-空位(nv)色心 钢筋 微波反射 光探测磁共振(ODMR)

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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

17

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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金属表面裂纹的氮-空位色心漏磁检测

18

作者 余志武 项诸宝 +6 位作者 毛建锋 伍军 沈忆华 赵博文 张少春 廖燕飞 周梦良 《无损检测》 CAS 2024年第8期7-12,共6页

基于氮-空位(NV)色心对磁场的敏感特性,以含浓度1~2 ppm(百万分之一)NV色心的金刚石量子传感器为核心,微波共振扫频激发NV色心的量子自旋为基础,通过优化的共聚焦光路激发NV色心来收集反射回的含磁场信息的光信号,以3块板卡组成控制采... 基于氮-空位(NV)色心对磁场的敏感特性,以含浓度1~2 ppm(百万分之一)NV色心的金刚石量子传感器为核心,微波共振扫频激发NV色心的量子自旋为基础,通过优化的共聚焦光路激发NV色心来收集反射回的含磁场信息的光信号,以3块板卡组成控制采集模块对信号进行滤波处理和可视化处理,搭建一套量子精密测量系统。采用该量子精密测量系统完成0.1~1 mm深度下和5~15 mm提离值下的金属表面裂纹检测。试验结果表明,该系统的磁场测量灵敏度达6 nT·√Hz^(-1),可完成最小深度为0.1 mm和最大提离值为15 mm的金属表面裂纹检测,为金属表面裂纹的工业检测提供了一种新方式。 展开更多

关键词 氮-空位色心 量子磁传感器 灵敏度 金属裂纹 漏磁检测

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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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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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