CN114746764A - 测量装置和测量方法 - Google Patents

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水落宪和
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Abstract

磁共振构件(1)是配置在被测量交流物理场内且能够在规定的量子系统中进行量子操作的构件，线圈(2)和高频电源(3)对该磁共振构件(1)施加微波的磁场，照射装置(4)对该磁共振构件(1)照射光，检测装置(5)从该磁共振构件(1)检测与被测量交流物理场对应的物理现象；然后，测量控制部(21)执行规定多次的直流物理场测量序列，在各个直流物理场测量序列中，确定由检测装置(5)检测到的物理现象的检测值，运算部(22)根据与多次的直流物理场测量序列对应的检测值，运算被测量交流物理场的特定期间部分的测量结果。

Description

测量装置和测量方法
技术领域
本发明涉及测量装置和测量方法。
背景技术
一种磁测量装置，通过利用了电子自旋共振的光学检测磁共振(ODMR；OpticallyDetected Magnetic Resonance)进行磁测量(例如，参照专利文献1)。
在ODMR中，为了自旋亚能级间的激发和光跃迁间的激发，对具有自旋亚能级的能级和光学跃迁的能级的媒质，分别照射高频磁场(微波)和光，由此，利用光信号高灵敏度地检测出基于自旋亚能级间的磁共振的占有数的变化等。通常，基态的电子在利用绿光被激发后，返回基态时发出红光。例如，金刚石结构中的氮和晶格缺陷(NVC；Nitrogen VacancyCenter)中的电子，在通过2.87GHz左右的高频磁场的照射，利用光激发被初始化后，从基态中的三个自旋亚能级中最低的能级(ms＝0)，向基态中的比其高的能量轨道的能级(ms＝±1)跃迁。该状态的电子利用绿光被激发后，以无辐射返回基态中的三个亚能级中最低的能级(ms＝0)，因而发光量减少，由此，通过该光检测，能够获知是否通过高频磁场发生了磁共振。在ODMR中，使用这样的NVC等的光检测磁共振材料。
而且，作为使用了NVC的直流磁场的测量方法，存在有使用了拉姆齐脉冲序列(Ramsey Pulse Sequence)的测量方法。在拉姆齐脉冲序列中，(a)对NVC照射激发光，(b)对NVC施加微波的第一π/2脉冲，(c)从第一π/2脉冲起以规定的时间间隔tt对NVC施加微波的第二π/2脉冲，(d)对NVC照射测量光，并测量NVC的发光量，(e)根据测量到的发光量估算磁通密度。
另外，作为使用了NVC的交流磁场的测量方法，存在有使用了自旋回波脉冲序列(Spin Echo Pulse Sequence)的测量方法。在自旋回波脉冲序列中，(a)对NVC照射激发光，(b)以被测量磁场的相位0度对NVC施加微波的第一π/2脉冲，(c)以被测量磁场的相位180度对NVC施加微波的π脉冲，(d)以被测量磁场的相位360度对NVC施加微波的第二π/2脉冲，(e)对NVC照射测量光，并测量NVC的发光量，(f)根据测量到的发光量估算磁通密度。
如此，在拉姆齐脉冲序列或自旋回波脉冲序列中，利用基于色心中的拉比振荡的电子自旋量子操作而推断被测量磁场。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本专利，特开2012-110489号公报
发明内容
但是，在自旋回波脉冲序列中，当第一π/2脉冲和π脉冲之间的时间间隔以及π脉冲和第二π/2脉冲之间的时间间隔比能够保存被测量物理场的信息的自旋相干时间(Spincoherence time)长时，被测量物理场的信息会消失掉，因此，很难准确地测量长周期的交流磁场等的物理场。
本发明的目的在于获得一种：能够利用规定的量子系统中的量子操作准确地测量长周期的物理场的测量装置和测量方法。
本发明涉及的测量装置，具备：磁共振构件，其配置在被测量交流物理场内且能够在规定的量子系统中进行量子操作；线圈，其对该磁共振构件施加微波的磁场；高频电源，其使微波的电流导通于该线圈；照射装置，在直流物理场测量序列中，该照射装置对该磁共振构件照射光；检测装置，在直流物理场测量序列中，该检测装置从该磁共振构件检测与被测量交流物理场对应的物理现象；测量控制部，其执行规定多次的直流物理场测量序列，在各个直流物理场测量序列中，控制高频电源和照射装置，确定由检测装置检测到的物理现象的检测值；以及运算部，其根据与多次的直流物理场测量序列对应的检测值，运算被测量交流物理场的特定期间部分的测量结果。
本发明涉及的测量方法，包括：(a)执行规定多次的直流物理场测量序列，在各个直流物理场测量序列中，检测与被测量交流物理场对应的物理现象，并确定该物理现象的检测值，(b)根据与多次的直流物理场测量序列对应的该检测值，运算被测量交流物理场的特定期间部分的测量结果。
而且，直流物理场测量序列是使用磁共振构件、线圈、高频电源、照射装置以及检测装置执行，其中，该磁共振构件配置在被测量交流物理场内且能够在规定的量子系统中进行量子操作，该线圈对该磁共振构件施加微波的磁场，该高频电源使微波的电流导通于该线圈，该照射装置对该磁共振构件照射光，该检测装置从该磁共振构件检测与被测量交流物理场对应的物理现象。
(发明效果)
根据本发明，能够获得一种：能够利用磁共振构件的规定的量子系统中的量子操作，准确地测量长周期的物理场的测量装置和测量方法。
附图说明
图1是表示本发明实施方式涉及的测量装置的构成的图。
图2是说明图1中所示测量装置的动作的时序图。
图3是说明图2中的测量序列的时序图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明实施方式涉及的测量装置的构成的图。图2是说明图1中所示测量装置的动作的时序图(timing chart)。
图1中所示的测量装置具备磁共振构件1。磁共振构件1是配置在被测量交流物理场内且能够在规定的量子系统中进行量子操作的构件，在此，其包含能够进行电子自旋量子操作的色心(color center)。需要说明的是，磁共振构件1中包含的色心可以为一个，也可以为多个(即，ensemble)。在本实施方式中，该量子系统是电子自旋，其能够进行基于拉比振荡的量子操作。另外，作为该量子系统，也可以代替电子自旋而使用原子核自旋、磁通量子比特等。该情况下，磁共振构件1是包含能够进行量子操作的原子核自旋的构件、或者能够形成磁通量子比特的构件。另外，在本实施方式中，被测量交流物理场是特定周期的交流磁场，但也可以是以特定周期交变的其他物理场(电场、温度场等)。另外，关于被测量交流物理场，其可以是单一频率的交流物理场，也可以是具有多个频率成分的交流物理场。
另外，在本实施方式中，作为磁共振构件1使用光检测磁共振构件，在磁共振构件1中，光学检测与被测量交流物理场对应的物理现象(当为光检测磁共振构件时，是荧光发光)。另外，物理现象可以是电气特性的变化(磁共振构件1的电阻值的变化等)，其也可以被电学检测。
在此，作为磁共振构件1使用的光检测磁共振构件是具有NVC(Nitrogen VacancyCenter；氮空位中心)的金刚石等的板材，其被固定在支承板1a上。
另外，图1中所示的测量装置，具备：线圈2、高频电源3、照射装置4、以及检测装置5。
线圈2对磁共振构件1施加微波的磁场。微波的频率是根据磁共振构件1的种类而设定。例如，当磁共振构件1是具有NVC的金刚石时，线圈2施加2.87GHz左右的微波的磁场。高频电源3使微波的电流(即，生成上述微波的磁场用的电流)导通于线圈2。
在直流物理场测量序列中，照射装置4对磁共振构件1照射光(在本实施方式中，是规定波长的激发光和规定波长的测量光)。
在直流物理场测量序列中，检测装置5从磁共振构件1检测与被测量交流物理场对应的物理现象。
在本实施方式中，检测装置5是检测测量光的照射时从磁共振构件1发出的荧光(上述的物理现象)的受光装置。另外，检测装置5也可以构成为：具备设置于磁共振构件1的电极对，通过测量从电极对流向磁共振构件1的电流值，检测根据被测量交流物理场而变化的磁共振构件1的电阻值(上述的物理现象)。
进一步地，图1中所示的测量装置具备运算处理装置11。运算处理装置11具备例如计算机，通过由计算机执行程序，从而作为各种处理部进行工作。在本实施方式中，运算处理装置11作为测量控制部21和运算部22进行工作。
例如，如图2中所示，测量控制部21进行如下处理：在被测量交流物理场(此处为被测量交流磁场)的每一周期PEj中，(1周期以内的特定期间内)执行规定多次的直流物理场测量序列SQi，在直流物理场测量序列SQ1，…，SQn的各个测量序列中，控制高频电源3和照射装置4，确定由检测装置5检测到的物理现象的检测值。
另外，在图2中，是从被测量交流物理场的零相位起开始一系列的直流物理场测量序列SQ1，…，SQn，但也可以从任意未知的相位起开始一系列的直流物理场测量序列SQ1，…，SQn。
另外，在本实施方式中，各直流物理场测量序列SQi的时间长度和直流物理场测量序列间的时间间隔是固定的。另外，直流物理场测量序列间的时间间隔，可以是零，也可以是零以外的规定的时间长度。
例如，照射装置4作为光源具备激光二极管等，检测装置5作为受光元件具备光电二极管等，测量控制部21根据对受光元件的输出信号进行放大等而得到的检测装置5的输出信号，将上述荧光的光量确定为上述的检测值。
图3是说明图2中的测量序列的时序图。
在本实施方式中，作为上述规定的直流物理场测量序列SQi使用例如图3中所示的拉姆齐脉冲序列(Ramsey Pulse Sequence)。但是，并不限定于此。
在本实施方式中，上述的直流物理场测量序列SQi是拉姆齐脉冲序列，因此，作为上述的微波包含两个π/2脉冲，上述的物理现象对应于该两个π/2脉冲间的时间间隔tt内的自由进动中的色心(此处为NVC)的电子自旋的相位变化。而且，关于该两个π/2脉冲间的时间间隔tt，(a)可以根据磁共振构件1的有效横向弛豫时间(自由感应衰减时间)T2*而设定，(b)也可以被设定为：被测量交流物理场的频率包含于通过该时间间隔tt得到的有效灵敏度频率范围(对应于时间间隔tt的上限频率f以下的范围)内。
当上述的时间间隔tt约等于有效横向弛豫时间(自由感应衰减时间)T2*的一半时，测量序列SQi中的被测量磁场的灵敏度变佳。另外，有效横向弛豫时间(自由感应衰减时间)T2*具有该测量中使用的色心所固有的值。另外，当被测量交流物理场的频率变低(即，1周期的时间变长)时，每一周期的测量序列SQi的数目发生变化、或者测量序列SQi间的间隔发生变化。
在此，灵敏度H以dBmin(可检测的磁场强度的最小值)和测量时间Tm的平方根的乘积表示。而且，dBmin依赖于T2*或观测到的NVC的数目等。在本实施方式中，上述的直流物理场测量序列SQi是拉姆齐脉冲序列，因此，在可测量的频域内，灵敏度H与被测量交流磁场的频率无关地呈大致固定。具体而言，被测量磁场中的频率成分越是低频，则每一周期的测量时间变长，从而每一特定期间(此处为1周期)的测量值的数目变多，因此，灵敏度实质上是固定的。另外，当每一特定期间的测量值的数目增多时，后述的曲线拟合中使用的测量值也变多，从而能够得到更加准确的拟合曲线。
运算部22根据与上述多次的直流物理场测量序列对应的检测值，运算被测量交流物理场的测量结果。
在本实施方式中，运算部22例如，如图2中所示，(a)在被测量交流物理场的多个周期的各个周期中，根据与上述多次(n次)的直流物理场测量序列SQ1～SQn对应的检测值，运算1周期部分的被测量交流物理场的测量值BMi，(b)运算与该多个周期相同数目的、1周期部分的被测量交流物理场的测量值的平均，由此，使1周期部分的测量结果中的噪声(noise)衰减。
具体而言，通过如此地平均化，作为该1周期的倒数的频率(以及其整数倍的频率)的成分以外的其他成分衰减，因此，高频且随机产生的噪声衰减。另外，即使是该整数倍的频率的成分，当以随机的相位产生时，其成分也衰减。例如，当为肖特基噪声(Schottkynoise)时，这样的时间上的平均化对于噪声的衰减是有效的，另外，当磁共振构件1呈整体(ensemble)时，可以得到进行了空间上的平均化的检测值，这对于噪声的衰减是有效的。
例如，当将m周期中的第j周期(j＝1，…，m)的测量值设为BM1(j)，…，BMn(j)时，成为[BM1(1)～BM1(m)的平均值]，…，[BMn(1)～BMn(m)的平均值]被平均化后的测量结果。
具体而言，在本实施方式中，运算部22根据由检测装置5得到的上述的荧光的检测值，运算1周期部分的被测量交流磁场的强度的测量值BMi(i＝1，…，n)。
例如，运算部22根据下式，从上述荧光的检测值计算磁通密度。
Si＝[(a+b)/2]+[(a-b)/2]×cos(γ·BMi·tt)
在此，Si是1周期内的第i个测量序列SQi(即，对应的相位i)中的荧光的检测值，BMi是与检测值Si对应的1周期内的第i个测量序列SQi(即，对应的相位i)中的磁通密度，a、b是常数，tt是两个π/2脉冲间的时间间隔(自由进动时间)，γ是回转磁比率(常数)。另外，a和b是使BMi或tt变化时的Si的最大值和最小值，例如，通过在实验中，测量相对于已知且固定的BMi使tt变化时的Si，能够将其进行确定。另外，a也可以作为B＝0时的检测光量求出。
接下来，对本实施方式涉及的磁场测量装置的动作进行说明。
例如，如图2中所示，测量控制部21在被测量交流物理场(此处为交流磁场)的每一周期(1周期内的特定期间(此处为1周期的整个周期))，执行规定多个次数n(n＞1)的直流物理场测量序列(此处为拉姆齐脉冲序列)SQ1，…，SQn，运算部22根据检测装置5的检测值，导出与各直流物理场测量序列SQi对应的直流物理场测量值BMi。另外，在此，被测量交流物理场(此处为交流磁场)的1周期的长度是已知的。
测量控制部21和运算部22在被测量交流物理场(此处为交流磁场)的多个周期PE1，…，PEm(m＞1)中连续重复地进行该动作，确定多个周期PE1，…，PEm部分的测量值[BM1(1)，…，BMn(1)]，…，[BM1(m)，…，BMn(m)]。
然后，运算部22针对1周期内的各相位i，根据下式运算多个周期部分的测量值BMi(1)，…，BMi(m)的平均值BMAi，并将其运算结果[BMA1，…，BMAn]作为测量结果。
BMAi＝(BMi(1)+…+BMi(m))/m
在此，运算部22进一步地对该测量结果[BMA1，…，BMAn]进行曲线拟合，并导出拟合曲线(即，1周期部分的测量波形)。
在此，当该拟合曲线的函数形式(例如，正弦波等)为已知的函数形式时，例如，根据上述的测量结果，并利用最小二乘法等导出该函数形式内的参数的最优值，从而得到拟合曲线的函数。
另外，当该拟合曲线的函数形式为未知的函数形式时，例如，根据上述的测量结果，按照规定的方法进行插补(内插或外推)，由此得到拟合曲线。
进一步地，运算部22根据如上所述那样导出的拟合曲线，导出被测量交流物理场的最大振幅的测量结果。例如，如图2中所示，得到正弦波的被测量交流磁场的最大振幅Bac的测量值(估计值)。
在此，对作为各直流物理场测量序列SQi执行的拉姆齐脉冲序列进行说明。
在一次的拉姆齐脉冲序列中，例如，如图3中所示，测量控制部21进行如下处理：(a)首先，利用照射装置4对磁共振构件1照射规定波长的激发光，准备好磁共振构件1的电子自旋的状态，(b)然后，利用线圈2和高频电源3，对磁共振构件1施加第一π/2脉冲的微波的磁场，(c)然后，在经过规定的时间间隔tt后，利用线圈2和高频电源3，对磁共振构件1施加第二π/2脉冲的微波的磁场，(d)然后，利用照射装置4照射投影测量用的测量光，并且，利用检测装置5接收磁共振构件1发出的荧光，并检测其受光光量(检测光量)。
另外，在时间间隔tt中，电子自旋的方向与外部磁场(此处为被测量交流磁场)的磁通密度的时间积分成比例地发生变化，因此，能够根据检测光量导出外部磁场(此处为被测量交流磁场)的磁通密度。
进一步地，π/2脉冲的时间幅度tw为使电子自旋仅旋转π/2的时间(几十纳秒左右)，是根据该磁共振构件1的拉比振荡的周期等预先确定的。另外，例如，激发光的照射时间和测量光的照射时间，分别为几微秒至几十微秒左右。另外，例如，上述的时间间隔tt为几百微秒以下。另外，激发光照射和第一π/2脉冲之间的时间间隔、以及第二π/2脉冲和测量光照射之间的时间间隔，分别越短越好。
在本实施方式中，例如，如图3中所示，在被测量交流磁场的1周期中，连续地执行拉姆齐脉冲序列(直流物理场测量序列SQi)。另外，在图3中，某一测量序列SQi中的测量光的照射和下一个测量序列SQ(i+1)中的激发光的照射分开进行，但也可以将两者一起进行。
在此，在被测量交流磁场的某一周期PEj中，第i个测量序列SQi在某一相位Pi(也可以是未知的相位)中执行，在下一个周期PE(j+1)中，第i个测量序列SQi也是在同一相位Pi中执行。
另外，如上所述那样得到的测量结果，作为数据被存储在未图示的存储装置，或者被发送至外部装置，或者显示在显示装置中。
另外，例如，上述的一测量序列SQi的长度为被测量交流物理场的半周期以下，例如，约1kHz以下(尤其是约100Hz以下)的低频的交流物理场成为测量对象。
另外，当为上述的自旋回波脉冲序列(Spin Echo Pulse Sequence)时，电子自旋的横向弛豫时间T2为1毫秒左右，当被测量交流磁场具有约1kHz以下的频率成分时，通常，很难准确地测量磁场强度，但是，在本实施方式中，即使在这种情况下，被测量交流磁场具有约1kHz以下的频率成分，也能够良好地测量物理场。
如上所述，在上述实施方式中，磁共振构件1是配置在被测量交流物理场内且能够在规定的量子系统中进行量子操作的构件。线圈2对该磁共振构件1施加微波的磁场。高频电源3使微波的电流导通于该线圈2。在直流物理场测量序列中，照射装置4对该磁共振构件1照射光，检测装置5从该磁共振构件1检测与被测量交流物理场对应的物理现象。
然后，测量控制部21执行规定多次的直流物理场测量序列，在各个直流物理场测量序列中，控制高频电源3和照射装置4，确定由检测装置5检测到的物理现象的检测值。运算部22根据与多次的直流物理场测量序列对应的检测值，运算被测量交流物理场的特定期间部分(此处为1周期部分)的测量结果。
由此，利用磁共振构件1的规定的量子系统中的量子操作，准确地测量交流磁场等的长周期的物理场。具体而言，如上所述，能够良好地得到低频域中的灵敏度H，因此，能够准确地得到测量对象的物理场的测量值。
另外，如上所述，当上述多次的直流物理场测量序列均匀地执行时(直流物理场测量序列中的时间间隔tt的长度以及直流物理场测量序列的时间间隔，与被测量交流物理场的相位无关地被设定为固定值时)，也可以在不使多次的直流物理场测量序列与被测量交流物理场同步的情况下，进行上述多次的直流物理场测量序列。另外，当为自旋回波脉冲序列时，需要与被测量交流磁场同步。
需要说明的是，关于上述实施方式，也可以在不脱离其主题的主旨和范围且不减弱其所意图的优点的范围内进行各种变更和修改，由于这些变更和修改对于本领域技术人员而言是显而易见的，因此这些变更和修改，也应该包含在本申请权利要求的范围内。
例如，在上述实施方式中，作为其一例，将被测量交流磁场的波形假设为正弦波，但被测量交流磁场的波形也可以为其他波形(三角波、锯齿波、矩形波、将多个波形合成后的波形等)，只要是被测量交流磁场的周期是已知的周期即可。另外，被测量交流磁场也可以具有直流成分。进一步地，当交流磁场以外的物理场成为测量对象时，也是相同的。
另外，在上述实施方式中，也可以根据被测量交流物理场的1周期内的相位，使直流物理场测量序列中的时间间隔tt发生变化。该情况下，当存在已知其与被测量交流物理场同步的外部交流信号时，也可以根据该外部交流信号的相位确定被测量交流物理场的相位。例如，当因为源于外部交流信号的物理现象而产生被测量交流物理场时，被测量交流物理场与外部交流信号同步。或者，例如，也可以构成为：将时间间隔tt固定后重复执行上述的直流物理场测量序列，根据多次的直流物理场测量序列中的得到的测量结果，确定被测量交流物理场的波形等，并确定其相位。
进一步地，在上述实施方式中，作为特定期间的一例，得到1周期部分的测量结果，但也可以构成为：得到比1周期长的周期(例如，2周期部分等)的测量结果。进一步地，在上述实施方式中，也可以构成为：得到比1周期短的期间(即，特定的相位范围)的测量结果。该情况下，例如，也可以构成为：在上述多个周期中的各周期中，在每一周期内仅获取与该期间对应的检测值，并仅导出与该期间对应的测量值。但是，特定期间优选为1周期。
进一步地，在上述实施方式中，当被测量物理场的强度(振幅)大，在上述时间间隔tt的期间内，磁共振构件1中的色心的电子自旋旋转了1周(2π)以上时，可以得到与将该电子自旋的实际转动角除以2π时的余数的角度对应的检测值、测量值以及测量结果。因此，该情况下，运算部22根据上述的检测值、测量值或测量结果推断电子自旋的实际转动角，将该检测值、测量值或测量结果转换为与电子自旋的实际转动角对应的值，并根据转换后的值，进行上述的曲线拟合。另外，此时，也可以构成为：不进行该转换，而是直接使用考虑了2π自旋相位周期的拟合函数，进行上述的曲线拟合。
进一步地，在上述实施方式中，当某一相位i相关的多个(m)周期部分的所有测量值BMi(1)，…，BMi(m)被导出时，相位i相关的m个测量值BMi(1)，…，BMi(m)的平均值BMi成为测量结果中的该相位i的部分，但是，当没有某一相位i相关的多个(m)周期部分的测量值BMi(1)，…，BMi(m)的一部分，从而仅导出BMi(1)，…，BMi(m)的剩余部分时，该剩余部分的平均值被计算为上述的平均值BMi。即，例如，当无法得到m个测量值BMi(1)，…，BMi(L-1)，BMi(L)，BMi(L+1)，…，BMi(m)中的(1＜L-1，L，L+1＜m)、第L个(第L个周期)的测量值BMi时(例如，作为适当的值无法得到对应的检测值时，未进行第L个的测量时等)，剩余的(m-1)个测量值的平均值，按照下式被计算为上述的平均值BMi。另外，无法得到两个以上的测量值时，也是相同的。
BMAi＝(BMi(1)+…+BMi(L-1)+BMi(L+1)+…+BMi(m))/(m-1)
进一步地，在上述实施方式中，将多个周期部分的特定期间的测量值在各相位中进行平均化而得到测量结果，但是，当不需要时间上的平均化时，也可以将1周期部分的特定期间的测量值(不进行平均化而)作为测量结果。
(产业上的可利用性)
本发明可以应用于例如磁测量装置和磁测量方法中。

Claims (4)

1.一种测量装置，其特征在于，
具备：
磁共振构件，其配置在被测量交流物理场内且能够在规定的量子系统中进行量子操作，
线圈，其对所述磁共振构件施加微波的磁场，
高频电源，其使所述微波的电流导通于所述线圈，
照射装置，在直流物理场测量序列中，该照射装置对所述磁共振构件照射光，
检测装置，在所述直流物理场测量序列中，该检测装置从所述磁共振构件检测与所述被测量交流物理场对应的物理现象，
测量控制部，其执行规定多次的所述直流物理场测量序列，在各个所述直流物理场测量序列中，控制所述高频电源和所述照射装置，确定由所述检测装置检测到的所述物理现象的检测值，以及
运算部，其根据与所述多次的所述直流物理场测量序列对应的所述检测值，运算所述被测量交流物理场的特定期间部分的测量结果。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，
所述运算部在所述被测量交流物理场的每一个周期中，执行所述规定多次的所述直流物理场测量序列，运算针对所述被测量交流物理场的多个周期得到的、与所述多个周期相同数目的所述特定期间部分的测量结果的平均，由此使所述特定期间部分的测量结果中的噪声衰减。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，
所述磁共振构件包含能够进行电子自旋量子操作的色心，
所述直流物理场测量序列，作为所述微波包含两个π/2脉冲，
所述物理现象在拉比振荡中，对应于所述两个π/2脉冲间的时间间隔内的自由进动中的所述色心的电子自旋的相位变化，
所述两个π/2脉冲间的时间间隔，(a)根据所述磁共振构件的有效横向弛豫时间而设定，并且，(b)被设定为：所述被测量交流物理场的频率包含于通过该时间间隔得到的有效灵敏度频率范围内。
4.一种测量方法，其特征在于，
包括：
(a)执行规定多次的直流物理场测量序列，在各个所述直流物理场测量序列中，检测与被测量交流物理场对应的物理现象并确定所述物理现象的检测值，
(b)根据与所述多次的所述直流物理场测量序列对应的所述检测值，运算所述被测量交流物理场的特定期间部分的测量结果；
所述直流物理场测量序列是使用磁共振构件、线圈、高频电源、照射装置以及检测装置执行，
其中，
所述磁共振构件配置在所述被测量交流物理场内且能够在规定的量子系统中进行量子操作，
所述线圈对所述磁共振构件施加微波的磁场，
所述高频电源使所述微波的电流导通于所述线圈，
所述照射装置对所述磁共振构件照射光，
所述检测装置从所述磁共振构件检测与所述被测量交流物理场对应的所述物理现象。
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