金刚石光磁传感器制造技术

本发明专利技术的金刚石光磁传感器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金刚石光磁传感器


[0001]本公开涉及金刚石光磁传感器
。
本申请主张基于
2021
年3月
31
日申请的日本申请第
2021
‑
059796
号的优先权，援引上述日本申请中记载的全部记载内容
。

技术介绍

[0002]已知有使用了金刚石的
NV
中心
(
以下，称为
NV
中心
)
的光磁传感器
。
当由进入金刚石中的碳的取代位置的氮和与该氮相邻的空穴构成的
NV
中心带负电时，其基态形成为三重态
(
即，自旋
S
为
S
＝
1)。
当通过波长
532nm(
即，绿色光
)
对该
NV
中心进行激发时，发出波长
637nm(
即，红色光
)
的荧光
。
荧光的发光强度根据自旋状态而变化，自旋状态因施加于
NV
中心的磁场与基于微波或无线电波的磁共振而变化，因此能够用作金刚石光磁传感器
。
[0003]金刚石光磁传感器由以下构成：含有
NV
中心的金刚石基板；传输来自光源的激发光并照射到
NV
中心的光学系统；将来自
NV
中心的荧光聚光并传输至光检测器的光学系统；以及传输来自电源的微波并照射到
NV
中心的波导
。
[0004]例如，在下述非专利文献1中，公开了在共面波导上载置金刚石传感器而照射微波的结构
。
金刚石基板的形状为长方体，激发光从金刚石基板的旁边照射，荧光从金刚石基板上聚光
。
[0005]现有技术文献
[0006]非专利文献
[0007]非专利文献1：增山雄太
、
波多野雄治
、
岩崎孝之
、
波多野睦子，“使用了共面波导的高灵敏度宏观金刚石磁强计
)”，第七十九次应用物理学会秋季学术演讲会演讲预稿集
(
发行日：
2018
年9月5日
)

技术实现思路

[0008]本公开的一个方面所涉及的金刚石光磁传感器包含：金刚石，其具有带电子自旋的色心；传输电路，其传输电磁波；以及照射部，其将由传输电路传输的电磁波照射到金刚石，传输电路包含阻抗转换器，该阻抗转换器用于使输出电磁波的电磁波源的阻抗从照射部观察时变低或变高
。
[0009]本公开的另一方面所涉及的金刚石光磁传感器包含：金刚石，其具有带电子自旋的色心；传输电路，其传输电磁波；以及照射部，其将由传输电路传输的电磁波照射到金刚石，照射部包含谐振器
。
附图说明
[0010]图1是表示本公开的第一实施方式所涉及的金刚石光磁传感器的电路图
。
[0011]图2是表示本公开的第二实施方式所涉及的金刚石光磁传感器的电路图
。
[0012]图3是表示图2所示的金刚石光磁传感器的具体例的三视图
(
即，从上方观察的俯视图
、
侧视图以及仰视图
)。
[0013]图4是表示在共面波导配置有金刚石的状态的二视图
(
即，从上方观察的俯视图以及主视图
)。
[0014]图5是表示在图3所示的金刚石光磁传感器中通过微波的照射而形成于金刚石的磁场的剖视图
。
[0015]图6是表示本公开的第三实施方式所涉及的金刚石光磁传感器的电路图
。
[0016]图7是表示本公开的第四实施方式所涉及的金刚石光磁传感器的电路图
。
[0017]图8是表示图7所示的金刚石光磁传感器的具体例的三视图
(
即，从上方观察的俯视图
、
侧视图以及仰视图
)。
[0018]图9是表示在图8所示的金刚石光磁传感器中通过微波的照射而形成于金刚石的磁场的剖视图
。
[0019]图
10
是表示本公开的第五实施方式所涉及的金刚石光磁传感器的具体例的三视图
(
即，从上方观察的俯视图
、
侧视图以及仰视图
)。
[0020]图
11
是表示在图
10
所示的金刚石光磁传感器中通过微波的照射而形成于金刚石的磁场的剖视图
。
[0021]图
12
是表示通过无线传输来供给微波电力的情况下的金刚石磁传感器的三视图
(
即，从上方观察的俯视图
、
侧视图以及仰视图
)。
[0022]图
13
是表示第一变形例所涉及的金刚石光磁传感器的三视图
(
即，从上方观察的俯视图
、
侧视图以及仰视图
)。
[0023]图
14
是表示第二变形例所涉及的金刚石光磁传感器的三视图
(
即，从上方观察的俯视图
、
侧视图以及仰视图
)。
[0024]图
15
是表示多级型的
λ
/4
变量器的示意图
。
[0025]图
16
是表示锥状的
λ
/4
变量器的示意图
。
[0026]图
17
是表示在实验中使用的测定装置的结构的示意图
。
[0027]图
18
是表示在实验中使用的微带线的共振器的俯视图
。
[0028]图
19
是表示在实验中使用的共面波导的共振器的俯视图
。
[0029]图
20
是表示从金刚石的
NV
中心放射的荧光的强度的变化的图表
。
[0030]图
21
是表示实验结果的图表
。
具体实施方式
[0031][
本公开所要解决的问题
][0032]仿照非专利文献1，在使用共面波导传输来自电源的微波并照射到
NV
中心而进行磁共振时，为了充分进行磁共振，需要以约
30dBm(
＝
1W)
的功率供给微波
。
另外，在使用微带线的情况下，也需要供给大致相同程度的微波功率
。
[0033]用于使
NV
中心磁共振的微波的频率约为
3GHz
，该频率受到磁场
、
电场以及温度的影响而变化
。
以下示出表示这些影响
(
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种金刚石光磁传感器，其中，所述金刚石光磁传感器包含：金刚石，其具有带电子自旋的色心；传输电路，其传输电磁波；以及照射部，其将由所述传输电路传输的所述电磁波照射到所述金刚石，所述传输电路包含阻抗转换器，所述阻抗转换器用于使输出所述电磁波的电磁波源的阻抗从所述照射部观察时变低或变高
。2.
一种金刚石光磁传感器，其中，所述金刚石光磁传感器包含：金刚石，其具有带电子自旋的色心；传输电路，其传输电磁波；以及照射部，其将由所述传输电路传输的所述电磁波照射到所述金刚石，所述照射部包含谐振器
。3.
根据权利要求2所述的金刚石光磁传感器，其中，所述传输电路包含阻抗转换器，所述阻抗转换器用于使输出所述电磁波的电磁波源的阻抗从所述照射部观察时变低或变高
。4.
根据权利要求1或3所述的金刚石光磁传感器，其中，所述阻抗转换器包含变压器
。5.
根据权利要求1或3所述的金刚石光磁传感器，其中，所述阻抗转换器包含
λ
/4
变量器
。6.
根据权利要求2或3所述的金刚石光磁传感器，其中，所述谐振器包含
λ
/4
短截线
。7.
根据权利要求6所述的金刚石光磁传感器，其中，所述
λ
/4
短截线包含
λ
/4
开路短截线
。8.
根据权利要求6所述的金刚石光磁传感器，其中，所述
λ
/4
短截线包含
λ
/4
短路短截线
。9.
根据权利要求6所述的金刚石光磁传感器，其中，所述
λ
/4
短截线包含平行地配置的两个线状的导电体
。10.
根据权利要求6所述的金刚石光磁传感器，其中，所述
λ
/4
短截线包含平行地配置的四个线状的导电体
。11.
根据权利要求6所述的金刚石光磁传感器，其中，所述
λ
/4
短截线包含两个平板状的导电体，所述两个平板状的导电体相互对置地平行配置
。12.
根据权利要求9所述的金刚石光磁传感器，其中，所述金刚石的厚度为大于0且
0.3mm
...

【专利技术属性】
技术研发人员：出口洋成，辰巳夏生，林司，西林良树，
申请(专利权)人：日新电机株式会社，
类型：发明
国别省市：