用于零场与超低场核磁共振的飞特斯拉级原子磁力仪
量子物理
2024-03-05 v1
摘要
零场与超低场核磁共振（ZULF NMR）经历了快速发展，为从材料科学、量子信息处理到基础物理学等多个研究领域提供了极佳的工具。由于 NMR 探测器和热极化的灵敏度有限，在自然丰度的样品中检测 ZULF NMR 信号仍然是一项具有挑战性的工作。在这项工作中，我们展示了一种专为 ZULF NMR 检测设计的飞特斯拉级钾无自旋交换弛豫（SERF）磁力仪。该磁力仪使用了具有高缓冲气体压力和高原子数密度的钾蒸气泡。通过吸收光谱和 SERF 效应，表征了蒸气泡的关键参数并用于优化磁力仪的灵敏度。为了将我们的 SERF 磁力仪与 ZULF NMR 检测相结合，采用了一个定制的真空腔，以使 NMR 样品靠近磁力仪气室，并保护样品免受不必要的热效应影响。进行了梯度测量以大大降低磁噪声。在应用相位校准后，与单通道相比，梯度测量在磁场灵敏度上实现了 7 倍的提升，并且磁噪声底限为 1.2 fT/Hz。我们的 SERF 磁力仪表现出高灵敏度，有望实现自然丰度样品的 ZULF NMR 检测。
引用
@article{arxiv.2403.01917,
title = {Femtotesla Atomic Magnetometer for Zero- and Ultralow-field Nuclear Magnetic Resonance},
author = {Taizhou Hong and Yuanhong Wang and Zhenhan Shao and Qing Li and Min Jiang and Xinhua Peng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.01917},
year = {2024}
}