纳米级磁共振扫描成像设备以及方法技术

本公开提供一种纳米级磁共振扫描成像设备以及方法，该纳米级磁共振扫描成像设备，包括：位移台、差分式干涉仪、微波射频系统、隔震平台以及温控罩；位移台通过改变其自身的角度与位置实现待测样品的调平、扫描；差分式干涉仪对位移台的位置进行反馈修正；微波射频系统用于实现所述扫描探针的自旋量子态翻转；隔震平台用于隔离外界震动；温控罩用于保持扫描环境温度恒定。本公开提供的纳米级磁共振扫描成像设备及方法在将扫描探头与外界环境相隔离并达到极高的内部环境稳定性的情形下，利用了差分式干涉仪实现了扫描探针与待测样品之间位置的反馈调节，提高了金刚石单自旋磁学扫描探头的探测精度，解决了热漂导致相对位移的问题。

Nano-scale magnetic resonance scanning imaging equipment and methods

【技术实现步骤摘要】
纳米级磁共振扫描成像设备以及方法
本公开涉及核磁共振
，尤其涉及一种纳米级磁共振扫描成像设备以及方法。
技术介绍
自从最初的劳伯特NMR(NuclearMagneticResonance核磁共振)成像实验以来，MRI(MagneticResonanceImaging磁共振成像)技术经过几十年的不断发展，已经成长为一项非常成熟的成像技术。目前现有的MRI技术主要原理是通过梯度磁场编码位置信息，并加以不同的NMR序列进行成像。在实际应用中，MRI技术被广泛地用于临床医学和科学研究，为病情诊断及物质表征提供了强有力的手段。传统MRI技术主要用于宏观成像，成像对象一般是人体或动物体的器官以及组织，如脑部成像等。传统MRI的空间分辨率可以达到亚毫米量级，对于组织以下的细胞结构没有分辨能力，这是由NMR的探测原理限制的。目前，可以使用NV色心(Nitrogen-Vacancycenter)进行纳米尺度的磁共振探测，从而突破传统的NMR技术的空间分辨率限制。NV色心是金刚石中负电荷的氮-空位中心，可以使用激光共聚焦显微技术进行量子态探测和读出。由于NV色心探针具有磁场高灵敏度、样品无损伤性、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米级磁共振扫描成像设备，包括：位移台，其上设置有扫描探针以及待测样品，该位移台通过改变其自身的角度与位置实现待测样品的调平、扫描；差分式干涉仪，其与所述位移台对应设置，对所述位移台的位置进行反馈修正；微波射频系统，其产生90度相位差的幅度、频率可变的射频信号，并馈送至所述扫描探针上，实现所述扫描探针的自旋量子态翻转；隔震平台，其设置于所述位移台的底部，用于隔离外界震动；以及温控罩，其罩设在所述位移台、所述差分式干涉仪以及所述微波射频系统的外侧，并压设在所述隔震平台上，用于保持扫描环境温度恒定。

【技术特征摘要】
1.一种纳米级磁共振扫描成像设备，包括：位移台，其上设置有扫描探针以及待测样品，该位移台通过改变其自身的角度与位置实现待测样品的调平、扫描；差分式干涉仪，其与所述位移台对应设置，对所述位移台的位置进行反馈修正；微波射频系统，其产生90度相位差的幅度、频率可变的射频信号，并馈送至所述扫描探针上，实现所述扫描探针的自旋量子态翻转；隔震平台，其设置于所述位移台的底部，用于隔离外界震动；以及温控罩，其罩设在所述位移台、所述差分式干涉仪以及所述微波射频系统的外侧，并压设在所述隔震平台上，用于保持扫描环境温度恒定。2.根据权利要求1所述的纳米级磁共振扫描成像设备，所述位移台包括：三组平动位移台，其上分别设置有探测镜头、所述扫描探针和所述待测样品，其沿所述平动位移台台面所在的平面带动所述探测镜头、所述扫描探针和所述待测样品移动；以及N个角度位移台，其分别与两个所述平动位移台以及所述差分式干涉仪连接，用于改变所述平动位移台和所述差分式干涉仪与水平面的夹角，N≥2：其中，设置有所述扫描探针和所述待测样品的所述平动位移台的台面相对设置。3.根据权利要求2所述的纳米级磁共振扫描成像设备，其中：每个所述平动位移台上，朝向第一方向和第二方向分别设置有两面反射镜；所述差分式干涉仪包括多个激光探头；每面所述反射镜和每个所述激光探头一一对应设置；所述第一方向和所述第二方向相互垂直。4.根据权利要求3所述的纳米级磁共振扫描成像设备，其中：所述差分式干涉仪包括两台；两台所述差分式干涉仪分别对应设置在所述平动位移台的所述第一方向和所述第二方向上；每台所述差分式干涉仪上设置有两个所述激光探头；两个所述激光探头分别与设置有所述扫描探针和所述待测样品的所述平动位移台上的反射镜对应设置。5.根据权利要求2所述的纳米级磁共振扫描成像设备，所述扫描探针包括：悬臂梁固定架，其与所述平动位移台连接；石英音叉，其与所述悬臂梁固定架连接；探针固定玻璃片，其固定设置在所述石英音叉上；以及金刚石单自旋探针，其悬挂于所述探针固定玻璃片上；其中，所述金刚石单自旋探针中NV色心的深度不超过10nm。6.根据权利要求1所述的纳米级磁共振扫描成像设备，所述温控罩包括：金属外壳层，用于隔绝外界的气流的扰动和声波震动；温控中间层，其设置于所述金属外壳层内部，用于调节所述温控罩内部的温度并减缓与外界的热交换；以及导热内层，其设置于所述温控中间层的内部，用于将所述温控中间层的温度变化快速、均匀地传递至内部环境中；其中，所述扫描探针上设置有温度传感器，用于根据探测的温度信息反馈调节所述温控中间层的输出温度。7.根据权利要求1所述的纳米级磁共振扫描成像设备，所述微波射频系统包括：射频发生器，用于产生可变频率的正弦射频信号；90度功分器，其将所述射频发生器发出的信号分为两路相位差为90度的射频信号，其输出的两路射频信号通路上分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，程智，李瑞，王成杰，郭茂森，王孟祺，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