一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和磁场测量系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和磁场测量系统，所述磁场测量方法包括：对待测磁场进行调制处理为调制磁场，所述调制处理包括：对所述待测磁场进行聚集以放大所述待测磁场的磁感应强度，和/或，将所述待测磁场调制为预设频段；采用基于固态自旋的磁传感器测量所述调制磁场。由上述内容可知，本发明专利技术提供的技术方案，通过对待测磁场进行聚集而放大待测磁场的磁感应强度，和/或，通过将待测磁场调制为预设频段，而后采用基于固态自旋的磁传感器对该调制处理后的调制磁场进行测量，以提高基于固态自旋的磁传感器的对磁场测量的灵敏度。

A magnetic field measurement method and device based on solid spin and magnetic field measurement system

The invention discloses a magnetic field measurement method and device based on solid spin and a magnetic field measurement system. The magnetic field measurement method includes: modulating the magnetic field to modulate the magnetic field. The modulation processing includes: gathering the magnetic field to amplify the magnetic induction intensity of the magnetic field to be measured, and/or modulating the magnetic field to be measured into a preset frequency band; The modulated magnetic field is measured by a magnetic sensor based on solid spin. As can be seen from the above, the technical scheme provided by the invention enlarges the magnetic induction intensity of the magnetic field to be measured by aggregating the magnetic field to be measured, and/or modulates the magnetic field to be measured into a preset frequency band, and then measures the modulated magnetic field after the modulation by using a magnetic sensor based on solid spin, so as to improve the sensitivity of the magnetic sensor based on solid spin for magnetic field measurement. Sensitivity.

【技术实现步骤摘要】
一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和磁场测量系统
本专利技术涉及磁场测量
，更为具体的说，涉及一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和磁场测量系统。
技术介绍
微弱磁场测量在地磁导航、地质资源勘探、科学研究、国防建设与医疗仪器等领域都有广泛应用。现阶段用于微弱磁场测量的传感器类型较多，主要包括磁通门传感器、探测线圈传感器、磁阻传感器、巨磁阻抗磁传感器、量子超导干涉仪、基于固态自旋的磁传感器等。自旋磁共振是物质科学领域的一个基本物理现象，它描述处于外磁场中的原子核或者电子自旋，能够吸收和放出对应频率的电磁辐射，即发生磁共振现象。由于自旋在物质中广泛存在，因而自旋磁共振技术能够用来准确、快速和无破坏性地获取物质的组成和结构上的信息，是当代科学中最为重要的物质探索技术之一，其应用也已广泛深人到前沿科学和社会生活的各个领域，比如核磁共振医学诊断等。基于自旋磁共振技术实现的磁力计通常拥有相对较高的灵敏度。通过光学或微波射频技术实现对自旋的操控，利用自旋对磁场的敏感特性，外磁场的变化会导致电子自旋布居度发生变化，通过对自旋布居度读出可以实现磁场的测量。近年来，基于固态自旋的相关技术快速发展，推动了固态自旋磁传感器技术的发展。同时基于固态自旋的磁传感器由于鲁棒性和灵敏度高等优点，在近些年形成研究热点。但是基于固态自旋的磁传感器测量静磁场的灵敏度要远低于测量高频交变磁场的灵敏度，无法达到某些高灵敏度静磁场测量的应用需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和催场测量系统，有效的解决现有技术出现的对磁场测量灵敏度低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种基于固态自旋的磁场测量方法，所述磁场测量方法包括：对待测磁场进行调制处理为调制磁场，所述调制处理包括：对所述待测磁场进行聚集以放大所述待测磁场的磁感应强度，和/或，将所述待测磁场调制为预设频段；采用基于固态自旋的磁传感器测量所述调制磁场。可选的，将所述待测磁场调制为预设频段，包括：通过控制用于调制所述待测磁场的调制结构的磁学性质，以将所述待测磁场调制为所述预设频段。可选的，通过控制施加至所述调制结构上的电压，而控制所述调制结构的相对磁导率，以将所述待测磁场调制为所述预设频段。相应的，本专利技术还提供了一种基于固态自旋的磁场测量装置，所述磁场测量装置包括：调制器件，所述调制器件用于对待测磁场进行调制处理为调制磁场，所述调制处理包括：对所述待测磁场进行聚集以放大所述待测磁场的磁感应强度，和/或，将所述待测磁场调制为预设频段；以及，基于固态自旋的磁传感器，所述基于固态自旋的磁传感器用于测量所述调制磁场。可选的，所述调制器件包括：磁通聚集单元，所述磁通聚集单元用于对所述待测磁场进行聚集，以放大所述待测磁场的磁感应强度；以及，设置于所述磁通聚集单元的输出侧的磁场调制单元，所述磁场调制单元用于将所述待测磁场调制为预设频段。可选的，所述调制器件包括：磁场调制单元，所述磁场调制单元用于将所述待测磁场调制为预设频段；以及，设置于所述磁场调制单元的输出侧的磁通聚集单元，所述磁通聚集单元用于对所述待测磁场进行聚集，以放大所述待测磁场的磁感应强度。可选的，将所述待测磁场调制为预设频段为：通过控制用于调制所述待测磁场的调制结构的磁学性质，以将所述待测磁场调制为所述预设频段。可选的，通过控制施加至所述调制结构上的电压，而控制所述调制结构的相对磁导率，以将所述待测磁场调制为所述预设频段。可选的，所述磁通聚集单元的材质为铁、钴、镍中一种金属或含有其中至少一种的合金。相应的，本专利技术还提供了一种磁场测量系统，所述磁场测量系统包括上述的基于固态自旋的磁场测量装置。相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案至少具有以下优点：本专利技术提供了一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和磁场测量系统，所述磁场测量方法包括：对待测磁场进行调制处理为调制磁场，所述调制处理包括：对所述待测磁场进行聚集以放大所述待测磁场的磁感应强度，和/或，将所述待测磁场调制为预设频段；采用基于固态自旋的磁传感器测量所述调制磁场。由上述内容可知，本专利技术提供的技术方案，通过对待测磁场进行聚集而放大待测磁场的磁感应强度，和/或，通过将待测磁场调制为预设频段，而后基于固态自旋的磁传感器对该调制处理后的调制磁场进行测量，以提高基于固态自旋的磁传感器的对磁场测量的灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种基于固态自旋的磁场测量方法的流程图；图2为本申请实施例提供的另一种基于固态自旋的磁场测量方法的流程图；图3为本申请实施例提供的一种基于固态自旋的磁场测量装置的结构示意图；图4为本申请实施例提供的一种磁场调制单元的相对磁导率和放大率的曲线图；图5为本申请实施例提供的一种基于固态自旋的磁传感器处的磁场放大率随时间变化曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。正如
技术介绍
所述，基于自旋磁共振技术实现的磁力计通常拥有相对较高的灵敏度。通过光学或微波射频技术实现对自旋的操控，利用自旋对磁场的敏感特性，外磁场的变化会导致电子自旋布居度发生变化，通过对自旋布居度读出可以实现磁场的测量。近年来，基于固态自旋的相关技术快速发展，推动了固态自旋磁传感器技术的发展。同时基于固态自旋的磁传感器由于鲁棒性和灵敏度高等优点，在近些年形成研究热点。但是基于固态自旋的磁传感器测量静磁场的灵敏度要远低于测量高频交变磁场的灵敏度，无法达到某些高灵敏度静磁场测量的应用需求。基于此，本申请实施例提供了一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置，有效的解决现有技术出现的对磁场测量灵敏度低的问题。为实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图5对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。参考图1所示，为本申请实施例提供的一种基于固态自旋的磁场测量方法的流程图，其中，所述磁场测量方法包括：S1、对待测磁场进行调制处理为调制磁场，所述调制处理包括：对所述待测磁场进行聚集以放大所述待测磁场的磁感应强度，和/或，将所述待测磁场调制为预设频段；S2、采用基于固态自旋的磁传感器测量所述调制磁场。由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，通过对待测磁场进行聚集而放大待测磁场的磁感应强度，和/或，通过将待测磁场调制为预设频段，而后基于固态自旋的磁传感器对该调制处理后的调制磁场进行测量，以提高基于固态自旋的磁传感器的对磁场测量的灵敏度。本申请实施例提供的磁场测量方法，根据实际应用场景，可以只对待测磁场进行聚集后得到调制磁场；或者，只对待测磁场进行调制为预设频段后得到调制磁场；还可以对待测磁场进行聚集和调制为预设频段后得到调制磁场。参考图2所示，为本申请实施例提供的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于固态自旋的磁场测量方法，其特征在于，所述磁场测量方法包括：对待测磁场进行调制处理为调制磁场，所述调制处理包括：对所述待测磁场进行聚集以放大所述待测磁场的磁感应强度，和/或，将所述待测磁场调制为预设频段；采用基于固态自旋的磁传感器测量所述调制磁场。

【技术特征摘要】
1.一种基于固态自旋的磁场测量方法，其特征在于，所述磁场测量方法包括：对待测磁场进行调制处理为调制磁场，所述调制处理包括：对所述待测磁场进行聚集以放大所述待测磁场的磁感应强度，和/或，将所述待测磁场调制为预设频段；采用基于固态自旋的磁传感器测量所述调制磁场。2.根据权利要求1所述的基于固态自旋的磁场测量方法，其特征在于，将所述待测磁场调制为预设频段，包括：通过控制用于调制所述待测磁场的调制结构的磁学性质，以将所述待测磁场调制为所述预设频段。3.根据权利要求2所述的基于固态自旋的磁场测量方法，其特征在于，通过控制施加至所述调制结构上的电压，而控制所述调制结构的相对磁导率，以将所述待测磁场调制为所述预设频段。4.一种基于固态自旋的磁场测量装置，其特征在于，所述磁场测量装置包括：调制器件，所述调制器件用于对待测磁场进行调制处理为调制磁场，所述调制处理包括：对所述待测磁场进行聚集以放大所述待测磁场的磁感应强度，和/或，将所述待测磁场调制为预设频段；以及，基于固态自旋的磁传感器，所述基于固态自旋的磁传感器用于测量所述调制磁场。5.根据权利要求4所述的基于固态自旋的磁场测量装置，其特征在于，所述调制器件包括：磁通聚集单元，所述磁通聚集单...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣星，谢一进，朱云彬，石致富，代映秋，杜江峰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34