东南大学王裕海获国家专利权
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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种基于NV色心的无微波电磁场测量方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119511161B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411639762.6,技术领域涉及:G01R33/032;该发明授权一种基于NV色心的无微波电磁场测量方法及装置是由王裕海;赵立业;季鲁敏;高昂设计研发完成,并于2024-11-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于NV色心的无微波电磁场测量方法及装置在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于NV色心的无微波电磁场测量方法及装置,涉及量子精密测量领域,装置包括磁场发生结构、激光激发结构、色心选择结构和荧光探测结构。磁场发生结构用于对金刚石施加已知方向和大小的磁场;激光激发结构产生激光,将激光照射到含有NV色心的金刚石上;色心选择结构用三轴位移台对物镜进行um级的对焦,选择对应磁场大小和方向的金刚石NV色心;荧光探测结构收集NV色心辐射出的荧光,并将其转换成电信号测量。本发明通过施加沿着NV轴1024G大小和0.1°夹角以内的磁场,利用强磁场下对于电磁场横向分量的敏感性,实现对目标电磁场检测;本发明是一种基于NV色心的无微波电磁场测量方法及装置,适用于无微波组件下全光性器件的磁场和电场测量。
本发明授权一种基于NV色心的无微波电磁场测量方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种基于NV色心的无微波电磁场测量方法,其特征在于,所述方法包括: 一种基于NV色心的无微波电磁场测量装置,包括:磁场发生结构、激光发生结构、色心选择结构和荧光探测结构; 所述磁场发生结构包括永磁体、可调电流源、通电导线、任意信号发生器、Z轴升降台、角度位移台和三轴位移台,所述磁场发生结构用于产生偏置磁场,偏置磁场包括恒定强磁场和可调小磁场; 所述激光发生结构包括激光器、聚焦透镜、声光调制器、双色镜和反射镜,所述激光发生结构用于将532nm的绿色泵浦激光聚焦到金刚石上; 所述色心选择结构包括金刚石NV系综样品、三轴位移台和高数值孔径物镜; 所述荧光探测结构包括解聚焦透镜、高通滤波片和光电探测器; 1初步确定永磁体的磁场方向,调节Z轴升降台和角度位移台实现磁场弱磁场条件下沿NV色心某一轴向角度的对准; 2调节三轴位移台的Z轴,增大磁场强度,当荧光强度出现骤灭时,确定永磁铁在Z轴方向的位置;调节三轴位移台的X、Y两个方向上,使得金刚石受激辐射出的荧光强度最强,确定永磁体再X、Y轴方向上的位置从而确定磁场方向;利用永磁铁施加1024G大小沿着NV轴的恒定强磁场; 3施加可调小磁场,改变导线电流大小和方向实现荧光强度关于磁场的扫频,不通电流荧光最暗时,恒定强磁场调节到1024G; 4固定小磁场大小,使NV色心受到的偏置磁场大小远离1024G处,打开激光脉冲,电子从基态跃迁到激发态,等待数微妙,基态自旋极化到ms=0; 5关闭激光和可调磁场,持续时间为t,基态自旋在1024G处以Rabi振荡的形式自发从ms=0向ms=-1跃迁,振荡频率与电磁场的横向分量成正相关; Ω∝γeB⊥ γe为旋磁比2.8MHzG,B⊥为待测横向磁场的大小,Ω为Rabi频率;∝代表正比于; 6通过加载激光脉冲对自旋态进行读出,进一步计算荧光布局度和横向磁场大小; 7沿着Z轴调节永磁铁位置出现荧光骤灭,改变导线电流方向和大小实现荧光强度关于磁场大小的扫频,存在被测磁场时,根据荧光亮度最暗时施加的电流强度大小计算纵向磁场分量的大小。
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