宽场面量子传感器用于微磁性结构的矢量磁场成像

许多自旋电子学、磁性存储器件以及神经形态器件依赖于空间变化的磁场。对这些场进行具备完整矢量信息的大范围定量成像仍是一个巨大挑战。现有探针要么提供纳米尺度分辨率，牺牲扫描速度；要么实现宽场成像，但矢量灵敏度有限或受材料制约。基于金刚石中氮空位中心(NV)的量子感测承诺填补这一鸿沟，但尚未在实际微结构上实现基于摄像机的矢量磁力计。本文将商业宽场显微镜改造，实现摄像机兼容的脉冲光学磁共振协议，用于重构微尺度器件产生的 stray-field 矢量。通过解析四个NV取向的泡克施拉德位移，我们重构了由容纳多个稳定余磁态的微加工铁镍结构产生的 stray-field 矢量。本实现在 $83~\mu\mathrm{m} \times 83~\mu\mathrm{m}$ 视野内实现约 $0.52 ~\mu\mathrm{m}$ 的空间分辨率，峰值灵敏度为 $(828 \pm 142)~\mathrm{nT\,Hz^{-1}}$，获取时间仅为几分钟。这些结果表明，脉冲宽场NV磁力计可在标准显微镜上实现，成为用于复杂磁性器件矢量分辨成像的实用且可扩展工具。