【技术实现步骤摘要】
一种基于NV色心的宽场面积可调的接触式温度测量装置
[0001]本技术涉及激光宽场成像
，具体涉及到一种基于NV色心的宽场面积可调的接触式温度测量装置。
技术介绍
[0002]近些年来，电子线路集成度不断提高，并且许多的电路装配在一个芯片内，相应的功耗与电路的规模成比例地增加。在这样的情况下，芯片温度上升，并且最严重情况可以导致芯片烧毁。为了避免这种情况发生，要求检测半导体装置的芯片温度，并控制半导体装置系统，从而保护芯片。并且半导体芯片的局域温度也是很重的指标，局部的温度过高可以导致该模块功能的损耗。
[0003]现阶段，为了得到更高灵敏度和测量精度的传感器，研究者们已经将重心转移到了量子物理的概念和技术上，其中利用电子自旋进行的磁场测量、温度信息检测的研究取得了较大进展。利用金刚石氮空位中心(NV色心)的电子自旋顺磁特性和光学性质，在外加激光和微波的作用下，可以实现超高灵敏度磁场测量。同时，将NV色心金刚石作为温度传感器的敏感元件，在外加激光、微波和给定磁场的多物理场的作用下，通过测量NV色心的光探测磁共振谱(ODMR谱)可以实现温度测量。
[0004]目前利用NV色心技术进行温度测量的设备种类较少，尤其对于需要直接接触进行温度测量的情况，如芯片温度测量等，现有技术中多是利用金刚石NV色心进行点测量的，对于芯片，其不同区域温度差异大，点测量的方式效率极低，且不具备同时监控芯片全局温度的功能。
[0005]基于此，本技术设计了一种基于NV色心的宽场面积可调的接触式温度测量装置。>
技术实现思路
[0006]为弥补现有技术的不足，本技术提出的一种基于NV色心的宽场面积可调的接触式温度测量装置。以解决上述
技术介绍
中提出的利用NV色心技术进行温度测量的设备种类较少，尤其对于需要直接接触进行温度测量的问题。
[0007]为实现上述目的，基于NV色心的宽场面积可调的接触式温度测量装置包括有激光激发与收集结构、NV色心宽场探头、伸缩结构、荧光接收及分析设备、微波激发设备：
[0008]激光激发与收集结构，用于产生原始激光束，并对其进行扩束后再缩束处理，处理后的原始激光束照射NV色心传感探头中，并对NV色心宽场探头反射回来的混合激光束进行筛分，得到用于分析的反射荧光；
[0009]NV色心宽场探头，通过伸缩结构与激光激发与收集结构连接，所述NV色心宽场探头用于接收原始激光束并反射产生混合激光束；
[0010]伸缩结构，用于调节NV色心宽场探头与激光激发与收集结构的原始激光输出端的距离，进而改变NV色心宽场探头的探测面积；
[0011]荧光接收及分析设备，其用于接收反射荧光，并对其进行数据分析，同时用于调控微波激发设备工作状态；
[0012]微波激发设备，其用于在金刚石NV色心防水探头外围产生调制微波，通过调制微波进行微波扫频。
[0013]优选的，所述激光激发与收集结构包含激光器、第一凸透镜、第二凸透镜、双色片、物镜以及滤波片，所述第一凸透镜和第二凸透镜组成一个共轭扩束镜组，所述激光器发射的532nm绿色激光束经过共轭扩束镜组扩束后与双色片接触，反射的绿色激光束再通过物镜汇聚缩束后与NV色心宽场探头接触，NV色心宽场探头应激产出红色荧光，部分红色荧光和少量绿色激光沿原路返回，经过双色片时，绿色激光被反射，红色荧光则穿透双色片，并经过滤波片过滤后被荧光接收及分析设备收集。
[0014]优选的，所述NV色心宽场探头包括基板，所述基板一侧面中部安装有含有系综NV色心的薄片金刚石，所述基板的侧面缠绕有微波天线，所述微波天线与微波激发设备电性连接。
[0015]优选的，所述伸缩结构包括物镜壳，所述物镜壳的端面设有环形圈，所述环形圈外侧滑动套设有碗状罩体，所述碗状罩体与环形圈之间设置有稳定调节结构，所述碗状罩体的碗底部设有连接NV色心宽场探头的通口，所述NV色心宽场探头与通口之间为可拆式连接。
[0016]优选的，所述稳定调节结构包括固定在物镜壳底端左侧的框体，所述框体的内侧中部沿纵向转动设置有转轴，所述转轴上前后间隔设有蜗轮和齿轮，所述框体内竖直转动设有蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合连接，所述蜗杆底端贯穿框体底端连接有转帽，所述碗状罩体靠近齿轮的一侧设置有齿条，所述齿条与齿轮啮合连接。
[0017]优选的，所述荧光接收及分析设备收集包括有CCD相机、锁相放大器和计算机，所述CCD相机用于接收处理NV色心宽场探头反射的荧光，并将相应数据传输进入锁相放大器中，所述计算机的数据采集卡再对锁相放大器中输出的数据进行分析整理。
[0018]优选的，所述微波激发设备包括微波源、微波开关以及微波放大器，所述计算机用于调控微波源发出微波信号，所述微波信号经过微波开关以及微波放大器作用后进入微波天线。
[0019]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0020]1、本技术基于宽场成像原理，利用扩束激光照射片状探头，实现了对被测物表面全局温度的同步监控；
[0021]2、本技术中NV色心宽场探头与物镜之间距离可通过伸缩结构进行调节，即改变了绿色激光束照射在探头上的面积，从而实现根据不同待测物的大小进行宽场大小适应性调节的功能。
附图说明
[0022]图1为本技术中温度测量装置的整体系统示意图；
[0023]图2为本技术中探头部位的结构示意图；
[0024]图3为本技术中探头部位的主视图；
[0025]图4为本技术实施例中NV色心宽场探头的结构示意图；
[0026]图5为本图2中A处放大示意图。
[0027]图中：1、激光器；2、第一凸透镜；3、第二凸透镜；4、双色片；5、物镜；6、NV色心宽场探头；7、滤波片；8、CCD相机；9、锁相放大器；10、计算机；11、微波源；12、微波开关；13、微波放大器；14、物镜壳；15、环形圈；16、碗状罩体；17、稳定调节结构；61、基板；62、薄片金刚石；63、微波天线；64、外螺纹；171、框体；172、转轴；173、蜗轮；174、齿轮；175、蜗杆；176、转帽；177、齿条。
具体实施方式
[0028]下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0029]实施例一
[0030]见附图1，本实施例提供一种基于NV色心的宽场面积可调的接触式温度测量装置，包括有激光激发与收集结构、NV色心宽场探头6、伸缩结构、荧光接收及分析设备、微波激发设备：
[0031]激光激发与收集结构，其产生原始激光束，并对其进行扩束后再缩束处理，处理后的原始激光束照射NV色心传感探头，并对NV色心宽场探头6反射回来的混合激光束进行筛分，得到用于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于NV色心的宽场面积可调的接触式温度测量装置，其特征在于，包括有激光激发与收集结构、NV色心宽场探头(6)、伸缩结构、荧光接收及分析设备、微波激发设备：激光激发与收集结构，用于产生原始激光束，并对其进行扩束后再缩束处理，处理后的原始激光束照射NV色心传感探头中，并对NV色心宽场探头(6)反射回来的混合激光束进行筛分，得到用于分析的反射荧光；NV色心宽场探头(6)，通过伸缩结构与激光激发与收集结构连接，所述NV色心宽场探头(6)用于接收原始激光束并反射产生混合激光束；伸缩结构，用于调节NV色心宽场探头(6)与激光激发与收集结构的原始激光输出端的距离，进而改变NV色心宽场探头(6)的探测面积；荧光接收及分析设备，其用于接收反射荧光，并对其进行数据分析，同时用于调控微波激发设备工作状态；微波激发设备，其用于在金刚石NV色心防水探头外围产生调制微波，通过调制微波进行微波扫频。2.根据权利要求1所述的一种基于NV色心的宽场面积可调的接触式温度测量装置，其特征在于：所述激光激发与收集结构包含激光器(1)、第一凸透镜(2)、第二凸透镜(3)、双色片(4)、物镜(5)以及滤波片(7)，所述第一凸透镜(2)和第二凸透镜(3)组成一个共轭扩束镜组，所述激光器(1)发射的532nm绿色激光束经过共轭扩束镜组扩束后与双色片(4)接触，反射的绿色激光束再通过物镜(5)汇聚缩束后与NV色心宽场探头(6)接触，NV色心宽场探头(6)应激产出红色荧光，部分红色荧光和少量绿色激光沿原路返回，经过双色片(4)时，绿色激光被反射，红色荧光则穿透双色片(4)，并经过滤波片(7)过滤后被荧光接收及分析设备收集。3.根据权利要求2所述的一种基于NV色心的宽场面积可调的接触式温度测量装置，其特征在于：所述NV色心宽场探头(6)包括基板(61)，所述基板(61)一侧面中部安装有含有系综NV色心的薄片金刚石(62)，所述基板(61)的侧面缠绕有微波天线(63)，所述微波...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵博文，张少春，
申请(专利权)人：安徽省国盛量子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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