本发明专利技术提供了一种基于金刚石NV色心和克尔效应的磁检测装置，实现了基于磁光克尔效应的磁性检测技术与基于NV色心的磁性检测技术的光源和光路的共用，将两种磁性检测技术结合并极大地简化了设备结构；使得探测模块接收到的光信号的强度提高，减少了信号中的噪声干扰，从而提高了磁性检测的精度；可以同时满足快速检测、高分辨率检测的需求，并在保证检测精度的同时，提高整体的检测速度。提高整体的检测速度。提高整体的检测速度。
【技术实现步骤摘要】
一种基于金刚石NV色心和克尔效应的磁检测装置
[0001]本专利技术属于磁性材料测量
，涉及物体的磁性检测，具体涉及一种基于金刚石NV色心和克尔效应的磁检测装置。
技术介绍
[0002]对于磁性材料的磁化状态的测量，在物理学、材料学、电子学以及工业生产中都具有重要意义。近些年，出现了一种利用金刚石中氮
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空位色心（以下简称NV色心）的磁性测量方法。其原理是以带有NV色心的金刚石作为探针前端，置于待测样品附近，NV色心在样品漏磁场的作用下，自旋状态受磁场影响发生塞曼能级劈裂。利用微波操控自旋，并用激光激发跃迁后，通过观察和分析NV色心辐射的荧光数据，能够探测微小的磁场信号。在此基础上，进一步结合高精度位移台来移动样品，可以实现对样品不同位置的表面漏磁场的探测，从而实现样品磁性的扫描或成像。得益于NV色心的微小体积和高精度，此方法可以实现纳米级别的空间分辨率的磁性检测，但同时导致了扫描所需时间过长的问题。
[0003]基于磁光克尔效应的磁性检测技术是通过向被测物发射一束偏振光并检测被测物反射的光的偏振态，对被测物的磁性进行检测的技术。当偏振光汇聚于被测物上的一点时，能够对该点的磁性进行测量。在此基础上，进一步结合高精度位移台来移动样品，可以实现对样品不同位置的磁性测量，从而实现样品磁性的扫描或成像。得益于磁光克尔效应近乎实时发生，但是基于磁光克尔效应的磁性检测技术的检测速度较快，但由于光学衍射极限，基于磁光克尔效应的磁性检测的分辨率很难优于200nm。
[0004]为了发挥基于磁光克尔效应的磁性检测技术与基于NV色心的磁性检测技术的优势，通常希望将二者进行结合，但是，由于二者的光学系统和操作方法不同，难以实现两种成像技术的结合。
[0005]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
技术实现思路
[0006]针对现有技术存在的基于磁光克尔效应的磁性检测技术与基于NV色心的磁性检测技术难以结合的技术问题，本专利技术提供了一种基于金刚石NV色心和克尔效应的磁检测装置，其特征在于：包括光源模块、荧光探测模块、克尔效应探测模块、金刚石NV色心探针模块、位移台，所述位移台用于承托并移动被测物，所述金刚石NV色心探针模块包括用于操控所述NV色心的自旋的微波发射装置、设置有NV色心的探针，所述探针的所述NV色心贴近所述被测物的被测位置，所述光源模块发出的光至少包括偏振光、使所述NV色心发出荧光的光，所述光源模块发出的光照射至所述NV色心以及所述被测物的所述被测位置；所述磁检测装置还包括二向色镜，所述二向色镜被构造成能够对绿光和红光偏折至不同方向的形式，所述光源模块发出的光大体呈绿色，所述被测物反射的光、所述NV色心发出的荧光经所述二向色镜分解为红光、绿光，经所述二向色镜分解出的所述红光进入所述荧光探测模块，
经所述二向色镜分解出的所述绿光进入所述克尔效应探测模块。
[0007]可选地，所述光源模块包括光源、起偏器，所述光源发出的光为大体呈绿色的单色激光，所述光源发出的单色激光经过所述起偏器后形成偏振光并出射所述光源模块。
[0008]进一步优选地，所述光源与所述起偏器之间的光路中设置有透镜。
[0009]进一步优选地，所述光源模块还包括光纤，所述光源发出的光经过所述光纤传播。
[0010]再进一步地，所述光源模块还包括光纤耦合器，所述光纤耦合器设置于所述光纤的出光端，所述光源发出的光经过所述光纤并自所述光纤耦合器出射。
[0011]进一步优选地，所述光源模块还包括光调制器，所述光调制器设置于所述光纤。
[0012]可选地，所述光源模块包括单色光源、偏振光源，所述单色光源发出大体呈绿色的单色激光，所述偏振光源包括激光源、起偏器，所述激光源发出的光经起偏器后形成偏振光，所述单色激光与所述偏振光合束后出射所述光源模块。
[0013]进一步可选地，所述光源模块还包括合束镜，所述单色光源发出的光与所述偏振光源发出的光的其中之一透射所述合束镜、其中另一被所述合束镜反射，经过所述合束镜的所述单色光源发出的光与所述偏振光源发出的光沿同一光轴传播。
[0014]可选地，所述克尔效应探测模块包括沃拉斯顿棱镜、平衡探测器，所述被测物反射的光经所述沃拉斯顿棱镜分为两束并分别进入所述平衡探测器，所述平衡探测器根据接收到的两束光的偏振态输出相应信号。
[0015]可选地，所述磁检测装置还包括分光镜，所述光源模块发出的光经所述分光镜照射至所述NV色心、被测物；所述NV色心发出的荧光经所述分光镜进入所述荧光探测模块；所述被测物反射的光经所述分光镜进入所述克尔效应探测模块。
[0016]优选地，所述荧光检测模块包括滤波片、光电探测器，所述滤波片被构造成能够使所述NV色心发出的所述荧光通过、使所述荧光外的其他光被阻挡的形式。
[0017]进一步地，所述滤波片的通带为600nm
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700nm。
[0018]优选地，所述光源模块发出的光的波长为450nm
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600nm。
[0019]可选地，所述磁检测装置还包括显微镜物镜，照射至所述被测物的光经所述显微镜物镜汇聚于所述被测位置、NV色心，所述被测物反射的光、所述NV色心发出的荧光经所述显微镜物镜偏折后分别进入所述克尔效应探测模块、荧光探测模块。
[0020]本专利技术至少具有以下有益效果：实现了基于磁光克尔效应的磁性检测技术与基于NV色心的磁性检测技术的光源和光路的共用，将两种磁性检测技术结合并极大地简化了设备结构；使得探测模块接收到的光信号的强度提高，减少了信号中的噪声干扰，从而提高了磁性检测的精度；可以同时满足快速检测、高分辨率检测的需求，并在保证检测精度的同时，提高整体的检测速度。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的一种实施方式的整体结构示意图。
[0022]图2为本专利技术的另一种实施方式的整体结构示意图。
[0023]图3为本专利技术的又一种实施方式的整体结构示意图。
实施方式
[0024]为使本专利技术的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、清晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0025]请参阅图1至图3，本专利技术提供了一种基于金刚石NV色心和克尔效应的磁检测装置，包括光源模块100、荧光探测模块200、克尔效应探测模块300、金刚石NV色心探针模块600、位移台400，位移台400用于承托并移动被测物500，金刚石NV色心探针模块600包括用于操控NV色心610的自旋的微波发射装置620、带有NV色心610的探针630，探针630的NV色心610贴近被测物500的被测位置，光源模块100发出的光至少包括偏振光、使NV色心610发出荧光的光，光源模块100发出的光照射至NV色心610以及被测物500的被测位置；磁检本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于金刚石NV色心和克尔效应的磁检测装置，其特征在于：包括光源模块、荧光探测模块、克尔效应探测模块、金刚石NV色心探针模块、位移台，所述位移台用于承托并移动被测物，所述金刚石NV色心探针模块包括用于操控所述NV色心的自旋的微波发射装置、设置有NV色心的探针，所述探针的所述NV色心贴近所述被测物的被测位置，所述光源模块发出的光至少包括偏振光、使所述NV色心发出荧光的光，所述光源模块发出的光照射至所述NV色心以及所述被测物的所述被测位置；所述磁检测装置还包括二向色镜，所述二向色镜被构造成能够对绿光和红光偏折至不同方向的形式，所述光源模块发出的光大体呈绿色，所述被测物反射的光、所述NV色心发出的荧光经所述二向色镜分解为红光、绿光，经所述二向色镜分解出的所述红光进入所述荧光探测模块，经所述二向色镜分解出的所述绿光进入所述克尔效应探测模块。2.如权利要求1所述的一种基于金刚石NV色心和克尔效应的磁检测装置，其特征在于：所述光源模块包括光源、起偏器，所述光源发出的光为大体呈绿色的单色激光，所述光源发出的单色激光经过所述起偏器后形成偏振光并出射所述光源模块。3.如权利要求1所述的一种基于金刚石NV色心和克尔效应的磁检测装置，其特征在于：所述光源模块包括单色光源、偏振光源，所述单色光源发出大体呈绿色的单色激光，所述偏振光源包括激光源、起偏器，所述激光源发出的光经起偏器后形成偏振光，所述单色激光与所述偏振光合束后出射所述光源模块。4.如权利要求3所述的一种基于金刚石NV色心和克尔效应的磁检测装置，其特征在于：所述光源模块还包括合束镜，所述单色光源发出的光与所述偏振光源发出的光的其中之一透射所述合束镜、其中另一被所述合束镜反射，经...
【专利技术属性】
技术研发人员：张学莹，周天哲，陈婧乐，
申请(专利权)人：致真精密仪器青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：
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