基于金刚石中单轴氮空位中心的无微波矢量磁强计
应用物理
2020-04-15 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
矢量磁场传感对基础物理、生物成像和材料科学中的许多应用至关重要。利用氮空位（NV）中心的磁场传感器尤其引人注目，因为它们即使在纳米尺度也提供高灵敏度和空间分辨率。然而，实现矢量磁强计通常需要顺序或同时施加微波，限制了传感器在低温下的应用。这里我们提出并演示了一种无微波矢量磁强计，使用金刚石中的NV系综同时测量磁场的所有笛卡尔分量。具体而言，本磁强计利用102.4 mT处三重态基态的能级反交叉，允许以从零到兆赫兹范围的宽带宽测量纵向和横向场。通过沿优先NV轴和横向平面调制场并随后对信号解调，提供了全矢量传感能力。该传感器在各方向上均表现出约300 pT/Hz^(1/2)的均方根噪声基底。本技术广泛适用于系综传感器并潜在地也适用于单NV传感器，将矢量能力扩展到环境温度下的纳米尺度测量。
引用
@article{arxiv.1904.04361,
title = {Microwave-free vector magnetometry with nitrogen-vacancy centers along a single axis in diamond},
author = {Huijie Zheng and Zhiyin Sun and Georgios Chatzidrosos and Chen Zhang and Kazuo Nakamura and Hitoshi Sumiya and Takeshi Ohshima and Junichi Isoya and Jörg Wrachtrup and Arne Wickenbrock and Dmitry Budker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.04361},
year = {2020}
}