[00336372]一种氮空位色心金刚石的扫描磁强计

中北大学

一种氮空位色心金刚石的扫描磁强计

摘要

本发明涉及微弱磁场信息测量技术，具体是一种新型氮空位色心金刚石的扫描磁强计。本发明解决了现有微弱磁场信息测量工具测量灵敏度低、适用范围受限的问题。一种新型氮空位色心金刚石的扫描磁强计，包括原子力显微镜系统和光学检测磁信息系统；所述原子力显微镜系统包括超高真空腔体、扫描筒、氮空位色心金刚石探针、670nm波长激光器、四象限光电二极管探测器、锁相环、自动增益控制回路、压电陶瓷、50Ω电阻、反馈控制回路、锁相放大器、载波器、表面形貌信息输出端口、磁信息输出端口。本发明适用于微弱磁场信息的测量。

主权项

1.一种氮空位色心金刚石的扫描磁强计，其特征在于：包括原子力显微镜系统和光学检测磁信息系统；所述原子力显微镜系统包括超高真空腔体、扫描筒（1）、氮空位色心金刚石探针（2）、670nm波长激光器（3）、四象限光电二极管探测器（4）、锁相环（5）、自动增益控制回路（6）、压电陶瓷（7）、50Ω电阻（8）、反馈控制回路（9）、锁相放大器（10）、载波器（11）、表面形貌信息输出端口（12）、磁信息输出端口（13）；所述光学检测磁信息系统包括20μm直径的铜线（14）、微波发生器（15）、微波开关（16）、射频发生器（17）、射频开关（18）、物镜（19）、第一反射镜（20）、532nm波长激光器（21）、第二反射镜（22）、雪崩光电二极管（23）、磁场线圈（24）、磁场发生器（25）、现场可编程逻辑门阵列（26）；其中，扫描筒（1）、氮空位色心金刚石探针（2）、670nm波长激光器（3）、四象限光电二极管探测器（4）、压电陶瓷（7）、50Ω电阻（8）均位于超高真空腔体内；氮空位色心金刚石探针（2）的针尖位于扫描筒（1）的台面正上方；670nm波长激光器（3）的出射端与氮空位色心金刚石探针（2）的针尖斜对；四象限光电二极管探测器（4）的入射端与氮空位色心金刚石探针（2）的针尖斜对；锁相环（5）的信号输入端与四象限光电二极管探测器（4）的信号输出端连接；自动增益控制回路（6）的信号输入端与锁相环（5）的信号输出端连接；压电陶瓷（7）与氮空位色心金刚石探针（2）的针尾固定，且压电陶瓷（7）的信号输入端与自动增益控制回路（6）的信号输出端连接；50Ω电阻（8）的一端接地，另一端与氮空位色心金刚石探针（2）的针尾连接；反馈控制回路（9）的信号输入端与锁相环（5）的信号输出端连接；反馈控制回路（9）的信号输出端与扫描筒（1）的信号输入端连接；锁相放大器（10）的信号输入端与锁相环（5）的信号输出端连接；载波器（11）的信号输出端与锁相放大器（10）的信号输入端连接；表面形貌信息输出端口（12）与反馈控制回路（9）的信号输出端连接；磁信息输出端口（13）与锁相放大器（10）的信号输出端连接；微波开关（16）的一端与微波发生器（15）的信号输出端连接，另一端通过20μm直径的铜线（14）与扫描筒（1）的台面搭接；射频开关（18）的一端与射频发生器（17）的信号输出端连接，另一端通过20μm直径的铜线（14）与扫描筒（1）的台面搭接；物镜（19）的上出射端与扫描筒（1）的台面正对；第一反射镜（20）的上出射端与物镜（19）的下入射端正对；第一反射镜（20）的下入射端与物镜（19）的下出射端正对；532nm波长激光器（21）的出射端与第一反射镜（20）的上入射端正对；第二反射镜（22）的入射端与第一反射镜（20）的下出射端正对；雪崩光电二极管（23）的入射端与第二反射镜（22）的出射端正对；雪崩光电二极管（23）的信号输出端与反馈控制回路（9）的信号输入端连接；磁场线圈（24）与扫描筒（1）的台面斜对；磁场发生器（25）的信号输出端与磁场线圈（24）的信号输入端连接；现场可编程逻辑门阵列（26）的信号输出端分别与反馈控制回路（9）的控制端、微波开关（16）的控制端、射频开关（18）的控制端、532nm波长激光器（21）的控制端、磁场发生器（25）的控制端连接；超高真空腔体的腔壁上密封贯穿安装有四个真空接口；锁相环（5）的信号输入端通过第一个真空接口与四象限光电二极管探测器（4）的信号输出端连接；压电陶瓷（7）的信号输入端通过第二个真空接口与自动增益控制回路（6）的信号输出端连接；反馈控制回路（9）的信号输出端通过第三个真空接口与扫描筒（1）的信号输入端连接；20μm直径的铜线（14）通过第四个真空接口与扫描筒（1）的台面搭接。