一种高灵敏度荧光加速度计制造技术

本发明专利技术提供了一种高灵敏度荧光加速度计，该加速度计包括衬底、微波导线、第一光纤、第二光纤、弹性柱、磁铁、金刚石颗粒。弹性柱顶部的磁铁作为质量块，在具有加速度时，弹性柱产生形变，从而改变金刚石颗粒处的磁场。在磁场和微波的共同作用下，金刚石氮‑空位色心发光光谱分裂，通过测量荧光强度与微波频率之间的关系，从而获得金刚石颗粒处的磁场，通过金刚石颗粒处的磁场确定加速度。由于基于金刚石氮‑空位色心发光光谱对磁场非常敏感，所以本发明专利技术具有灵敏度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度荧光加速度计
本专利技术涉及加速度探测领域，具体涉及一种高灵敏度荧光加速度计。
技术介绍
加速度计是测量加速度的仪表，在工程
具有重要的应用价值。通常，加速度计由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件等部分组成。加速度计在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据敏感元件的不同，常见的加速度计有电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。基于电学原理的加速度计探测灵敏度低，不能满足高精度加速度测量。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供了一种高灵敏度荧光加速度计，该加速度计包括衬底、微波导线、第一光纤、第二光纤、弹性柱、磁铁、金刚石颗粒。衬底中具有垂直于衬底平面的孔洞，孔洞中设有微波导线，微波导线的端面与衬底的表面平齐。在微波导线的端面设置有间隙，在间隙的两侧设置第一光纤和第二光纤。在间隙内设置有金刚石颗粒，金刚石颗粒均含有氮-空位色心。在第一光纤、间隙、第二光纤的上方设置有弹性柱，在弹性柱的顶部设置有磁铁。探测加速度时，在微波导线内导入预定频率范围的微波信号，从第一光纤耦合进入预定波长的激发光，金刚石颗粒中的氮-空位色心受激发射荧光，在第二光纤的端部探测金刚石颗粒受激发射的荧光，通过分析荧光的强度与微波频率的关系，确定金刚石颗粒处的磁场强度，从而判断加速度的大小和方向。更进一步地，微波信号的频率范围为2.8GHz-2.94GHz。更进一步地，在第一光纤的与所述间隙接触的端面设有贵金属颗粒。更进一步地，第一光纤和第二光纤为单模光纤或多模光纤。更进一步地，磁铁为条形磁铁、正方形磁铁、长方形磁铁、马蹄形磁铁、环形磁铁。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种高灵敏度荧光加速度计，专利技术中弹性柱顶部的磁铁作为质量块，在具有加速度时，弹性柱产生形变，从而改变金刚石颗粒处的磁场。在磁场和微波的共同作用下，金刚石氮-空位色心发光光谱分裂，通过测量荧光强度与微波频率之间的关系，从而获得金刚石颗粒处的磁场，通过金刚石颗粒处的磁场确定加速度。由于基于金刚石氮-空位色心发光光谱对磁场非常敏感，所以本专利技术具有灵敏度高的优点。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是高灵敏度荧光加速度计的示意图。图2是又一种高灵敏度荧光加速度计的示意图。图中：1、基底；2、微波导线；3、第一光纤；4、第二光纤；5、金刚石颗粒；6、弹性柱；7、磁铁；8、贵金属颗粒。具体实施方式为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。实施例1本专利技术提供了一种高灵敏度荧光加速度计，如图1所示，该加速度计包括衬底1、微波导线2、第一光纤3、第二光纤4、弹性柱6、磁铁7、金刚石颗粒5。衬底1中具有垂直于衬底1平面的孔洞，孔洞中设有微波导线2，该微波导线2用以传输微波，从微波导线2的底部将微波传输到微波导线2的顶部。微波导线2的端面与衬底1的表面平齐，在微波导线2的端面设置有空隙。空隙的尺寸小于微波导线2的截面尺寸。间隙的宽度大于500纳米、小于2微米。间隙的两侧设置第一光纤和第二光纤。间隙内设置有金刚石颗粒5，金刚石颗粒均含有氮-空位色心。间隙中可以设有一个金刚石颗粒5，也可以设置多个金刚石颗粒5。如图1所示，在第一光纤3、间隙、第二光纤4的上方设置有弹性柱6。弹性柱6的尺寸大于间隙的尺寸。在弹性柱6的顶部设置有磁铁7。探测加速度时，在微波导线2内导入预定频率范围的微波信号。微波信号的频率范围为2.8GHz-2.94GHz。在第一光纤3耦合进入532纳米的激发光，金刚石颗粒5中的氮-空位色心受激发射荧光，该荧光耦合进入第二光纤4，在第二光纤4的右侧端部探测荧光。通过分析荧光的强度与微波频率的关系，确定金刚石颗粒5处的磁场，根据该磁场的变化，从而判断加速度的大小和方向。更进一步地，第一光纤3和第二光纤4可以为单模光纤，也可以为多模光纤。更进一步地，磁铁7可以为条形磁铁、正方形磁铁、长方形磁铁、马蹄形磁铁或环形磁铁。正方形磁铁和长方形磁铁比较方便固定在弹性柱上。马蹄形磁铁将磁场限制在两极之间，马蹄形磁铁外部的磁场分布不均匀，也就是在不同的方位角处，磁场的强度不同，当磁铁7朝着不同方向偏时，金刚石颗粒5处的磁场变化不同，所以这有利于判断加速度的方向。更进一步地，可以选择异性磁铁，例如具有不同长度五个角的五角星形磁铁，更严重地破坏磁铁周围磁场分布的对称性，更容易识别磁铁7的偏离方向，从而更容易地判断加速度的方向。更进一步地，弹性柱6可以选择不同的材料。例如，当测量大加速度时，选择弹性比较差的弹性材料；当测量小加速度时，选择弹性比较好的弹性材料。所以本专利技术可以通过更换弹性柱6的方式，适应不同量值范围的加速度测量。实施例2在实施例1的基础上，如图2所示，在第一光纤3的与间隙接触的端面上设有贵金属颗粒8。贵金属颗粒8为金或银材料。当激发光从第一光纤3右边端面射出时，耦合到贵金属颗粒8上，引起贵金属颗粒8产生局域表面等离激元共振，在贵金属颗粒8表面产生强度很高的局域电场，这些局域电场激发金刚石颗粒5中的氮-空位色心，发射更强的荧光。贵金属颗粒5的尺寸大于20纳米、小于80纳米，以便于贵金属颗粒5上的电荷振动与激发光实现共振，从而在贵金属颗粒5表面产生更强的局域电场。另一方面，由于贵金属颗粒5的存在及其聚集电磁场的作用，微波导线2上端面的微波更容易聚集在金刚石颗粒5处，从而与氮-空位色心具有更强的作用，降低探测的难度。以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高灵敏度荧光加速度计，其特征在于，包括：衬底、微波导线、第一光纤、第二光纤、弹性柱、磁铁、金刚石颗粒，所述衬底中具有垂直于所述衬底平面的孔洞，孔洞中设有所述微波导线，所述微波导线的端面与所述衬底的表面平齐，在所述微波导线的端面设置有间隙，在所述间隙的两侧设置所述第一光纤和所述第二光纤，在所述间隙内设置有所述金刚石颗粒，所述金刚石颗粒均含有氮-空位色心，在所述第一光纤、所述间隙、所述第二光纤的上方设置有所述弹性柱，在所述弹性柱的顶部设置有所述磁铁；/n探测加速度时，在所述微波导线内导入预定频率范围的微波信号，从所述第一光纤耦合进入预定波长的激发光，所述金刚石颗粒中的氮-空位色心受激发射荧光，在所述第二光纤的端部探测所述金刚石颗粒受激发射的荧光，通过分析荧光的强度与微波频率的关系，确定所述金刚石颗粒处的磁场强度，从而判断加速度的大小和方向。/n

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度荧光加速度计，其特征在于，包括：衬底、微波导线、第一光纤、第二光纤、弹性柱、磁铁、金刚石颗粒，所述衬底中具有垂直于所述衬底平面的孔洞，孔洞中设有所述微波导线，所述微波导线的端面与所述衬底的表面平齐，在所述微波导线的端面设置有间隙，在所述间隙的两侧设置所述第一光纤和所述第二光纤，在所述间隙内设置有所述金刚石颗粒，所述金刚石颗粒均含有氮-空位色心，在所述第一光纤、所述间隙、所述第二光纤的上方设置有所述弹性柱，在所述弹性柱的顶部设置有所述磁铁；
探测加速度时，在所述微波导线内导入预定频率范围的微波信号，从所述第一光纤耦合进入预定波长的激发光，所述金刚石颗粒中的氮-空位色心受激发射荧光，在所述第二光纤的端部探测所述金刚石颗粒受激发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：金华伏安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33