利用光片显微镜的光学检测磁共振制造技术

技术编号:47091495 阅读:23 留言:0更新日期:2025-12-02 21:25
提供了一种基于光片显微镜(LSM)和光学检测磁共振(ODMR)的系统和方法。该系统包括:柱面透镜;物镜,该物镜与该柱面透镜组合以产生用于从一侧激发样本的光片;收集物镜,该收集物镜用于收集由该样本产生的荧光;振镜,该振镜用于扫描该光片,以实现三维成像和感测;天线,该天线用于向该样本引入扫频的微波;和图像传感器,该图像传感器用于在每一微波频率点下以相同的曝光时间收集该样本的该荧光,以获得ODMR信号。该样本固定在3D位移台上,并且该样本的位置可调节。在使用LSM‑ODMR方法的情况下的温度灵敏度可达到几。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】


技术介绍

1、氮空位(nv)中心因其在环境条件下具有良好的自旋相干性和化学惰性而成为生物学研究中有前景的量子传感器[1-3]。带负电荷的nv中心的基态是磁量子数目ms=0、±1的自旋三重态。nv中心自旋可通过绿色激光(例如,波长为532nm)而光学极化到ms=0态。处于ms=0态的nv中心相比于处于ms=±1态的nv中心具有更亮的荧光(约30%),这使得自旋态的荧光读出成为可能。与自旋跃迁共振的微波可使自旋在ms=0态与ms=±1态之间旋转。如果添加扫频微波,则nv中心可在共振频率下被驱动到ms=±1态,从而导致荧光减少。这被称为光学检测磁共振(odmr)测量[4]。odmr谱对磁场[5]、温度[6、7]、电场[8]、压力[9]和许多其他参数敏感,这使得nv中心成为有前景的量子传感器[10]。还存在基于nv中心的t1弛豫测量的检测方法。nv中心自旋与周围环境耦合并且将失去其极化,最终达到热平衡。布居数减少的时间尺度被称为t1。首先通过绿色激光脉冲将nv中心极化到ms=0态。在经过变化的暗时间τ演化之后,通过另一绿色激光脉冲对自旋进行光学读出。对于从ms=本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于光片显微镜(LSM)和光学检测磁共振(ODMR)的系统,其特征在于,所述系统包括:

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述收集物镜O2设置在与所述物镜O1垂直的方向上。

3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括一个或多个滤光片,一个或多个所述滤光片被配置为收集预定波长范围中的所述荧光。

4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述图像传感器是sCMOS相机。

5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述样本是多个纳米金刚石。

6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,通过在所述第一方向上扫...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种基于光片显微镜(lsm)和光学检测磁共振(odmr)的系统,其特征在于,所述系统包括:

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述收集物镜o2设置在与所述物镜o1垂直的方向上。

3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括一个或多个滤光片,一个或多个所述滤光片被配置为收集预定波长范围中的所述荧光。

4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述图像传感器是scmos相机。

5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述样本是多个纳米金刚石。

6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,通过在所述第一方向上扫描所述光片来收集所述样本在3d体积中的odmr谱。

7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述样本的温度灵敏度被确定并且处于的量级。

8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述物镜o1是空气浸没物镜。

9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述物镜o1具有20.3mm的工作距离(wd)和0.21的数值孔径(na)。

10.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述收集物镜o2是工作距离为2.8mm并且数值孔径为1.0的水浸物镜。

11.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括第一激光器,所述第一激光器被配置为发射用于激发所述样本中的nv中心的第一激光束。

12.根据权利要求11所述的系统,其特征在于,所述系统还包括第二激光器,所述第二激光器被配置为发射用于激发荧光染料以进行成像的第二激光束。

13.根据权利要求12所述的系统,其特征在于,所述系统还包括二向色镜,所述二向色镜被配置为使所述第一激光束和所述第二激光束重叠。

14.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述第一激光束通过第一凸透镜l1和第二凸透镜l2进行扩展。

15.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述第二激光束通过第三凸透镜l3和第四凸透镜l4进行扩展。

16.根据权利要求15所述的系统,其特征在于,所述第一激光束穿过设置在所述第一凸透镜l1与所述第二凸透镜l2之间的声光调制器aom。

17.根据权利要求16所述的系统,其特征在于,所述第一激光束通过所述柱面透镜cl,使得所述第一激光束在一个方向x上被压缩,同时保持与另一方向z平行。

18.根据权利要求11所述的系统,其特征在于,所述第一激光束是波长约为532nm的绿色激光束。

19.根据权利要求12所述的系统,其特征在于,所述第二激光束是波长约为473nm的蓝色激光。

20.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括控制器,所述控制器被配置为控制所述样本的温度、湿度和co2水平。

21.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述微波由rf开关进行选通,然后由放大器进行放大,然后通过铜线以扫频方式或在共振值处引入到所述样本。

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【专利技术属性】
技术研发人员:刘仁保李泉王硕范经纬艾铭忠
申请(专利权)人:香港中文大学
类型:发明
国别省市:

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