NV色心检测方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种NV色心检测方法、装置。其中，检测方法包括：对测量件进行激光共聚焦扫描以得到测量件的荧光成像图；根据荧光成像图确定测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号；根据第k个NV色心的位置将激光聚焦于第k个NV色心，并为测量件提供矢量磁场和微波场；获取测量件在矢量磁场、激光、微波场的作用下出射的荧光信号，并根据荧光信号调节矢量磁场，以得到目标磁场；基于激光和目标磁场对第k个NV色心进行脉冲实验；判断k是否小于K；若是，则令k＝k+1,并返回至将激光聚焦于测量件的第k个NV色心的步骤；若否，则结束检测。该检测方法，可以实现自动化地完成对多色心的测试，节省时间。节省时间。节省时间。

【技术实现步骤摘要】
NV色心检测方法、装置


[0001]本专利技术涉及量子
，尤其涉及一种NV色心检测方法、装置。

技术介绍

[0002]ODMR(Optical Detected Magnetic Resonance，光探测磁共振)技术，是指利用金刚石氮-空位缺陷(简称NV色心)开发出来的一种量子科学技术。基于OMDR技术，开发出了一套专用的科学仪器，称为ODMR谱仪。ODMR谱仪被广泛应用于量子精密测量、量子计算等领域，带动了物理学、材料科学、生物学等应用领域的发展。ODMR谱仪可以对金刚石中的NV(Nitrogen-Vacancy center，氮空位中心)色心进行测量，然而金刚石样品中往往会有很多色心，因此如何实现多色心的有效测样很有意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种NV色心检测方法，以实现自动化地完成对多色心的测试，节省时间。
[0004]本专利技术的第二个目的在于提出一种NV色心检测装置。
[0005]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种NV色心检测方法，所述NV色心检测方法包括以下步骤：对测量件进行激光共聚焦扫描，以得到所述测量件的荧光成像图；根据所述荧光成像图确定所述测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号；根据第k个NV色心的位置将激光聚焦于所述第k个NV色心，并为所述测量件提供矢量磁场和微波场，其中，所述微波场的微波频率为预设频率，k为正整数；获取所述测量件在所述矢量磁场、所述激光、所述微波场的作用下出射的荧光信号，并根据所述荧光信号调节所述矢量磁场，以得到目标磁场，其中，所述目标磁场的磁场强度为预设强度；基于所述激光和所述目标磁场对所述第k个NV色心进行脉冲实验；判断k是否小于K；若是，则令k＝k+1,并返回至所述将激光聚焦于所述测量件的第k个NV色心的步骤；若否，则结束检测。
[0006]本专利技术实施例的NV色心检测方法，通过对测量件进行激光共聚焦扫描，以得到测量件的荧光成像图，进而根据荧光成像图确定测量件的NV色心数量K和位置，并为每个色心进行标号；将激光聚焦在第k个NV色心，并为测量件提供矢量磁场和微波场，进而获取测量件在上述矢量磁场、激光、微波场的作用下出射的荧光信号，并根据荧光信号调节矢量磁场以得到目标磁场，进而基于激光和目标磁场对第k个NV色心进行脉冲试验；若k<K，则令k＝k+1，返回将激光聚焦于测量件的第k个NV色心的步骤，若k＝K，则结束检测。由此，可以实现自动化地完成对多色心的测试，节省时间。
[0007]另外，本专利技术上述的NV色心检测方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0008]根据本专利技术的一个实施例，所述对测量件进行激光共聚焦扫描，包括：将所述测量件在z轴方向上以预设步长z
step
进行层划分；利用激光共聚焦技术在每一层进行栅格式扫描。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，所述利用激光共聚焦技术在每一层进行栅格式扫描，包括：将激光聚焦于z轴方向上的第i层，包括：将激光分别聚焦于位置(x
imin
，y
imin
，z
i
)～(x
imax
，y
imin
，z
i
)中的多个位置，记录每次聚焦的位置和荧光信号；令y
imin
＝y
imin
+y
step
，并返回所述将激光分别聚焦于位置(x
imin
，y
imin
，z
i
)～(x
imax
，y
imin
，z
i
)中的多个位置，记录每次聚焦的位置和荧光信号的步骤，重复该步骤，直至y
imin
＝y
imax
；令i＝i+1，并返回所述将激光聚焦于z轴方向上的第i层的步骤，其中，i为正整数。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述NV色心检测方法还包括：所述荧光成像图为三维图像，所述三维图像中的每个点用灰度或颜色表示，其中，所述灰度的灰度值或所述颜色的颜色值根据荧光信息确定。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，所述基于所述激光和所述目标磁场对所述第k个NV色心进行脉冲实验，包括：改变所述微波场的微波频率，得到多个第一测试微波场，获取所述测量件在所述目标磁场、所述激光、各第一测试微波场的作用下出射的荧光信号，并根据各第一测试微波场的微波频率及其对应的荧光信号确定所述第k个NV色心的共振频率。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述NV色心检测方法还包括：记所述共振频率对应的第一测试微波场为目标微波场，其中，所述基于所述激光和所述目标磁场对所述第k个NV色心进行脉冲实验，还包括：改变所述目标微波场的微波脉冲长度，得到多个第二测试微波场，获取所述测量件在所述目标磁场、所述激光、各第二测试微波场的作用下出射的荧光信号，并根据各第二测试微波场的微波脉冲长度及其对应的荧光信号，得到荧光信号随微波脉冲长度的变换曲线。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述NV色心检测方法还包括：每隔预设时间获取所述测量件的每个NV色心的荧光信息，其中，所述荧光信息包括荧光强度；将所述荧光强度与预设强度阈值进行比较；如果存在小于所述预设强度阈值的荧光强度，则暂停当前实验，并对NV色心进行校准；待完成校准后，继续暂停的实验。
[0014]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种NV色心检测装置，所述NV色心检测装置包括：探头模块，所述探头模块包括位移台，所述位移台用于放置测量件；磁场模块，所述磁场模块用于为所述测量件提供矢量磁场；光路模块，所述光路模块包括激发子光路和收集子光路，所述激发子光路用于出射照射所述测量件的调控激光，所述收集子光路用于获取所述测量件出射的荧光信号；微波模块，所述微波模块用于为所述测量件提供微波场；主控模块，所述主控模块与所述位移台、所述磁场模块、所述激发子光路、所述收集子光路、所述微波模块分别连接，所述主控模块用于：对所述位移台和所述激发子光路进行控制，以对所述测量件进行激光共聚焦扫描，并根据所述收集子光路获取的荧光信号得到所述测量件的荧光成像图；根据所述荧光成像图确定所述测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号；根据第k个NV色心的位置对所述位移台和所述激发子光路进行控制，以将激光聚焦于所述第k个NV色心，并通过所述磁场模块为所述测量件提供矢量磁场，以及通过所述微波模块为所述测量件提供微波场，其中，所述微波场的微波频率为预设频率，k为正整数；通过所述收集子光路获取所述测量件在所述矢量磁场、所述激光、所述微波场的作用下出射的荧光信号，并根据所述荧光信号通过所述磁场模块调节所述矢量磁场，以得到目标磁场，其中，所述目标磁场的磁场强度为预设强度；基于所述激光和所述目标磁场，通过所述微波模块和所述收集子光路对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种NV色心检测方法，其特征在于，包括以下步骤：对测量件进行激光共聚焦扫描，以得到所述测量件的荧光成像图；根据所述荧光成像图确定所述测量件的NV色心数量K和每个NV色心的位置，并为每个NV色心进行编号；根据第k个NV色心的位置将激光聚焦于所述第k个NV色心，并为所述测量件提供矢量磁场和微波场，其中，所述微波场的微波频率为预设频率，k为正整数；获取所述测量件在所述矢量磁场、所述激光、所述微波场的作用下出射的荧光信号，并根据所述荧光信号调节所述矢量磁场，以得到目标磁场，其中，所述目标磁场的磁场强度为预设强度；基于所述激光和所述目标磁场对所述第k个NV色心进行脉冲实验；判断k是否小于K；若是，则令k＝k+1,并返回至所述将激光聚焦于所述测量件的第k个NV色心的步骤；若否，则结束检测。2.如权利要求1所述的NV色心检测方法，其特征在于，所述对测量件进行激光共聚焦扫描，包括：将所述测量件在z轴方向上以预设步长z
step
进行层划分；利用激光共聚焦技术在每一层进行栅格式扫描。3.如权利要求2所述的NV色心检测方法，其特征在于，所述利用激光共聚焦技术在每一层进行栅格式扫描，包括：将激光聚焦于z轴方向上的第i层，包括：将激光分别聚焦于位置(x
imin
，y
imin
，z
i
)～(x
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，y
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，z
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)中的多个位置，记录每次聚焦的位置和荧光信号；令y
imin
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+y
step
，并返回所述将激光分别聚焦于位置(x
imin
，y
imin
，z
i
)～(x
imax
，y
imin
，z
i
)中的多个位置，记录每次聚焦的位置和荧光信号的步骤，重复该步骤，直至y
imin
＝y
imax
；令i＝i+1，并返回所述将激光聚焦于z轴方向上的第i层的步骤，其中，i为正整数。4.如权利要求3所述的NV色心检测方法，其特征在于，所述荧光成像图为三维图像，所述三维图像中的每个点用灰度或颜色表示，其中，所述灰度的灰度值或所述颜色的颜色值根据荧光信息确定。5.如权利要求1所述的NV色心检测方法，其特征在于，所述基于所述激光和所述目标磁场对所述第k个NV色心进行脉冲实验，包括：改变所述微波场的微波频率，得到多个第一测试微波场，获取所述测量件在所述目标磁场、所述激光、各第一测试微波场的作用下出射的荧光信号，并根据各第一测试微波场的微波频率及其对应的荧光信号确定所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：方源，许克标，王先盛，贺羽，
申请(专利权)人：国仪量子合肥技术有限公司，
类型：发明
国别省市：