微波调制型固态自旋系综磁测量关键技术研究

发布时间：2020-06-22 06:59

【摘要】：固态自旋系综NV色心磁强计是利用金刚石NV色心的自旋共振特性,在外部磁场作用下产生能级分裂,结合量子操控、光-自旋相互作用、微弱信号检测等技术发展起来的新型微弱磁场测量技术。由于NV色心的自旋状态可以在室温下通过微波场进行初始化、读出和控制,NV色心磁强计在常温下就能实现高灵敏度和高空间分辨率的磁场检测,在微纳米尺度微弱磁场探测领域具有广阔的应用前景。固态自旋系综NV色心磁强计灵敏度影响因素有参与传感自旋数量、NV色心浓度、荧光收集效率、相干时间、磁场解算方法等等。本文就微波调制型固态自旋系综NV色心磁强计中关于系综NV色心的浓度平面、立体表征,微波调制解调等关键技术做了一系列的研究,主要的研究内容如下:第一、从理论上研究了ODMR测量静磁场、Ramsey时序测量直流磁场和Spin echo测量交变磁场机理,并对这三种方法的磁场测量灵敏度及其影响因素进行了细致的阐述、讨论和分析,给出了提高固态自旋NV色心磁强计灵敏度的几种方式,为进一步实现高灵敏度系综NV色心磁强计提供理论上的基础。第二、研究了系综NV色心浓度的二维平面表征和三维立体表征的方法和实现及系综NV色心在制备中的生长规律,为后续课题组进行高浓度NV色心可控制备、高灵敏度的系综NV色心磁强计研究打下基础。第三,推导和对比了基于正弦波调制和方波调制技术的固态自旋系综NV色心磁强计的原理,并给出了估算灵敏度的方法。自主搭建了微波调制型NV色心磁强计原理样机,并从实验上确定了调制信号的最优参数。在最优实验参数下,重点研究了方波调制和正弦波调制对系综NV色心磁强计灵敏度、工作带宽、噪声谱密度的影响,最后研制的微波调制型系综NV色心磁强计的测磁灵敏度达到了9.4。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH878

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 沈惠川;量子力学系综诠释纵横谈[J];武钢大学学报;2000年02期

2 周定邦,黄晓兰;由广义系综分布导出七种系综分布[J];井冈山师范学院学报;1996年06期

3 陈立华;系综的等价、比较和选用[J];大学物理;1991年07期

4 魏诠;统计热力学的系综变换[J];大学物理;1987年08期

5 ;系综[J];印染;2012年18期

6 史玉民;系综方法的哲学诠释[J];科学技术与辩证法;1991年03期

7 钱琳;秦亮曦;;基于云计算的数据流系综分类算法研究[J];微电子学与计算机;2012年02期

8 范延滨;官文栎;;三种统计系综的统一[J];山东教育学院学报;1998年04期

9 李宝珉;统计系综教学探讨[J];内蒙古师大学报(自然科学版);1986年04期

10 龙桂鲁;;量子力学中的密度矩阵与具有相同密度矩阵的系综的可区分性[J];原子核物理评论;2005年04期

相关会议论文 前10条

1 时晓天;裴杰;陈军;佘振苏;;可压缩混合层流动的结构系综研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 韩亮;高宏;李福利;;基于原子系综的光子角动量区分[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年

3 段谟杰;苏昕s

本文编号：2725363