CN116745632A - 金刚石磁传感器单元及金刚石磁传感器系统 - Google Patents

金刚石磁传感器单元及金刚石磁传感器系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116745632A
CN116745632A CN202280010841.3A CN202280010841A CN116745632A CN 116745632 A CN116745632 A CN 116745632A CN 202280010841 A CN202280010841 A CN 202280010841A CN 116745632 A CN116745632 A CN 116745632A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diamond
light
sensor unit
magnetic sensor
excitation light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280010841.3A
Other languages
English (en)
Inventor
西林良树
中西裕美
出口洋成
林司
辰巳夏生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd, Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Publication of CN116745632A publication Critical patent/CN116745632A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/24—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/26—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using optical pumping

Abstract

一种金刚石磁传感器单元，包括：传感器部，包括具有色心的金刚石，所述色心带有电子自旋；激发光照射部，向金刚石照射激发光；以及检测部，检测来自金刚石的色心的放射光，检测部检测通过不向金刚石照射电磁波而由激发光照射部向金刚石照射激发光从而产生的放射光，所述金刚石磁传感器单元能够包括导电部件，所述导电部件与传感器部间隔10mm以上而配置，传播电磁波。

Description

金刚石磁传感器单元及金刚石磁传感器系统
技术领域
本公开涉及金刚石磁传感器单元及金刚石磁传感器系统。本申请主张基于2021年1月27日申请的日本申请第2021-010936号的优先权，并引用所述日本申请中记载的全部记载内容。
背景技术
已知有使用了金刚石的NV中心的传感器。在将金刚石的NV中心与显微镜组合使用的情况下，例如如图1所示构成。即，配置于基板912的LED900放射用于激发金刚石904的NV中心的绿色的光。所放射的光在通过SPF(Short Pass Filter：短通滤波器)902之后，入射到配置于基板914的金刚石904。由此，NV-中心的电子成为激发态。在被激发的电子恢复到原来的基态时，从金刚石904放射红色的荧光，该荧光被透镜906聚光，在通过LPF(LongPass Filter：长通滤波器)908之后，由配置于基板916的光电二极管910检测。另外，向金刚石904照射由外部装置(未图示)产生的微波。由此，若成为自旋态不同的状态和共振态而被激发，则来自金刚石904的红色的荧光的强度发生变化。该变化由光电二极管910检测。透镜906可以是高性能的光学显微镜的透镜结构，也可以是简易的透镜结构。
在下述专利文献1中公开了一种使用了金刚石的NV中心的扫描探针显微镜(即频率调制型原子力显微镜(FM-AFM))。另外，在下述专利文献2中公开了一种使用了金刚石的NV中心的磁场检测装置。
在下述非专利文献1中公开了一种实验装置，其检测向包括NV中心的金刚石照射激发光而不照射微波从而从NV中心放射的光致发光(photoluminescence。以下，称为PL)。该实验装置具备用于对金刚石施加扫描磁场和规定频率的扰动磁场的电磁铁。若在对金刚石施加了扫描磁场和扰动磁场的状态下照射激发光而检测PL，则PL的强度根据NV中心受到的外部磁场而发生变化。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-67650号公报
专利文献2：日本特开2018-136316号公报
非专利文献
非专利文献1：Arne Wickenbrock,et al.,“Microwave-free magnetometry withnitrogen-vacancy centers in diamond,”Applied Physics Letters 109,053505(2016)
非专利文献2：J-P.Tetienne,L.Rondin,P.Spinicelli,M.Chipaux,T.Debuisschert,J-F.Roch,and V.Jacques,“Magnetic-field-dependent photodynamicsof single NV defects in diamond:an application to qualitative all-opticalmagnetic imaging,”New J.Phys.14,103033(2012)
非专利文献3：L.T.Hall,P.Kehayias,D.A.Simpson,A.Jarmola,A.Stacey,D.Budker,and L.C.L.Hollenberg,“Detection of nanoscale electron spin resonancespectra demonstrated using nitrogen-vacancy centre probes in diamond,”Nat.Commun.7,10211(2016)
发明内容
本公开的一方面所涉及的金刚石磁传感器单元包括：传感器部，包括具有色心的金刚石，所述色心带有电子自旋；激发光照射部，向金刚石照射激发光；以及检测部，检测来自金刚石的色心的放射光，检测部检测通过不向金刚石照射电磁波而由激发光照射部向金刚石照射激发光从而产生的放射光，所述金刚石磁传感器单元能够包括导电部件，所述导电部件与传感器部间隔10mm以上而配置，传播电磁波。
本公开的其他方面所涉及的金刚石磁传感器系统包括：上述的金刚石磁传感器单元；施加部；以及控制部，控制激发光照射部、检测部及施加部，控制部通过施加部将交流的磁力、磁场、电位及电场的图案在时间上组合而与激发光一起施加于金刚石。
附图说明
图1是示出现有的使用了金刚石的NV中心的显微镜的截面图。
图2是示出本公开的第一实施方式所涉及的金刚石磁传感器单元的概略结构的示意图。
图3A是示出不存在外部磁场的情况下的NV中心的能级及其迁移的图。
图3B是示出存在外部磁场的情况下的NV中心的能级及其迁移的图。
图4是示出本公开的第二实施方式所涉及的金刚石磁传感器单元的概略结构的示意图。
图5是示出第一变形例所涉及的金刚石磁传感器单元的概略结构的示意图。
图6是示出第二变形例所涉及的金刚石磁传感器单元的概略结构的示意图。
图7是示出第三变形例所涉及的金刚石磁传感器单元的概略结构的示意图。
图8是示出第四变形例所涉及的金刚石磁传感器单元的概略结构的示意图。
图9是示出第二实施方式(参照图4)的实施例的立体图。
具体实施方式
[发明要解决的技术问题]
在专利文献1及专利文献2所公开的装置中，需要向包括NV中心的金刚石照射微波。因此，需要微波产生装置、微波照射用线圈、以及将微波传输至配置于金刚石附近的微波照射用线圈的机构，存在成本变高的问题。
在对电力设备等高电压设备使用传感器的情况下，由于局部放电等而瞬间产生高电压及大电流，也产生伴随于此的强力的电磁波。若在金刚石的附近存在用于照射微波的线圈等导电部件，则在其中产生涡电流，影响作为传感器的检测精度。因此，优选在金刚石的附近不存在导电部件。另外，由于放电，存在发光元件及受光元件损伤的可能性。
非专利文献1所公开的实验装置通过透镜对来自金刚石(即NV中心)的放射光进行聚光，经由分色镜输入到光电二极管，并通过线缆将光电二极管的输出信号(即电信号)传输至检测装置。在这样的结构中，若光电二极管远离金刚石，则放射光的检测灵敏度降低，因此需要将光电二极管配置于金刚石的附近。因此，在高电压环境中使用的传感器中无法采用非专利文献1所公开的结构(例如，受到局部放电等的影响)。
因此，本公开的目的在于提供在高电压环境中不会受到损伤，远距离也能够精度良好地检测磁场(磁场)等的金刚石磁传感器单元及金刚石磁传感器系统。
[发明的效果]
根据本公开，能够提供在高电压环境中不会受到损伤，远距离也能够精度良好地检测磁场及电场等的金刚石磁传感器单元及金刚石磁传感器系统。
[本公开的实施方式的说明]
列出本公开的实施方式的内容进行说明。也可以任意组合以下记载的实施方式的至少一部分。
(1)本公开的第一方面所涉及的金刚石磁传感器单元包括：传感器部，包括具有色心的金刚石，所述色心带有电子自旋；激发光照射部，向金刚石照射激发光；以及检测部，检测来自金刚石的色心的放射光，检测部检测通过不向金刚石照射电磁波而由激发光照射部向金刚石照射激发光从而产生的放射光，所述金刚石磁传感器单元能够包括导电部件，所述导电部件与传感器部间隔10mm以上而配置，传播电磁波。由此，即使在1kV以上的高电压环境中也不会受到损伤，能够精度良好地检测磁场。
(2)导电部件能够与传感器部间隔50mm以上而配置。由此，即使在5kV以上的高电压环境中也不会受到损伤，能够提高检测精度。
(3)导电部件也可以与传感器部间隔100mm以上而配置。由此，即使在10kV以上的高电压环境中也不会受到损伤，能够进一步提高检测精度。
(4)金刚石磁传感器单元能够进一步包括传输激发光及放射光的光波导。由此，即使在配置有传感器部的高电压环境中发生放电等，也能够防止检测部等受到损伤。
(5)具有金刚石的传感器部也可以全部由电绝缘部件形成。由此，即使在配置有传感器部的高电压环境中发生放电等，也能够抑制传感器部受到损伤。
(6)传感器部也可以设置于能够产生200V以上的电压差的环境。由此，即使在200V以上的电压环境中发生放电等，也能够避免传感器部受到损伤。
(7)传感器部也可以设置于能够产生600V以上的电压差的环境。由此，即使在600V以上的高压环境中发生放电等，也能够避免传感器部受到损伤。
(8)传感器部也可以设置于能够产生1100V以上的电压差的环境。由此，即使在1100V以上的高压环境中发生放电等，也能够避免传感器部受到损伤。
(9)传感器部能够设置于通过由检测部检测放射光而感测到的磁力或者磁场包括1kHz以下的频率成分的环境。由此，能够检测瞬间呈脉冲状变化的磁场，能够检测局部放电等异常。
(10)传感器部也可以设置于通过由检测部检测放射光而感测到的磁力或者磁场包括100Hz以下的频率成分的环境。由此，在输电设备等中，能够将由于输电而产生的交流磁场作为检测对象，能够检测输电设备等中的异常。
(11)金刚石磁传感器单元能够进一步包括施加部，所述施加部与由激发光照射部向金刚石照射激发光一起地，将交流的磁力、磁场、电位及电场的图案在时间上组合而施加。由此，能够精度良好地检测磁场。
(12)金刚石的自旋相干时间也可以小于50μsec。由此，NV中心从激发态迅速恢复到原来的状态，因此能够高效地检测交流的磁场及电场等。特别是，能够检测脉冲变化的磁场及电场等。
(13)金刚石中的总氢浓度能够为大于0ppm且10ppm以下。由此，能够缩短金刚石的自旋相干时间T2，NV中心从激发态迅速恢复到原来的状态，因此能够高效地检测交流的磁场及电场等。
(14)金刚石中的总氢浓度也可以为大于0ppm且1ppm以下。由此，能够抑制电子从NV-中心向氢侧移动而不再作为中心发挥功能(变成NV0)，并且适当地缩短金刚石的自旋相干时间T2。NV中心从激发态迅速恢复到原来的状态，因此不会降低检测灵敏度，能够高效地检测交流的磁场及电场等。
(15)金刚石中的NVH-浓度、CH浓度及CH2浓度也可以均为大于0ppm且10ppm以下。由此，能够缩短金刚石的自旋相干时间T2，NV中心从激发态迅速恢复到原来的状态。因此，包括脉冲变化的磁场及电场，能够高效地检测交流的磁场及电场等。
(16)金刚石中的NVH-浓度、CH浓度及CH2浓度也可以均为大于0ppm且1ppm以下。由此，能够抑制电子从NV-中心向氢侧移动而不再作为NV-中心发挥功能(变成NV0)，并且适当地缩短金刚石的自旋相干时间T2。NV中心从激发态迅速恢复到原来的状态，因此不会降低检测灵敏度，包括脉冲变化的磁场及电场，能够高效地检测交流的磁场及电场等。
(17)本公开的第二方面所涉及的金刚石磁传感器系统包括：上述的金刚石磁传感器单元；施加部；以及控制部，控制激发光照射部、检测部及施加部，控制部通过施加部将交流的磁力、磁场、电位及电场的图案在时间上组合而与激发光一起施加于金刚石。由此，在高电压环境中不会受到损伤，能够精度良好地检测磁场。
[本公开的实施方式的详情]
在以下的实施方式中，对相同的部件标注相同的附图标记。它们的名称及功能也相同。因此，不重复对它们的详细说明。
(第一实施方式)
参照图2，本公开的第一实施方式所涉及的金刚石磁传感器单元100包括激发光产生部106、荧光反射滤波器110、光波导112、传感器部120、LPF122及受光部128。在金刚石磁传感器单元100的外部配置有控制部142。
控制部142具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)及存储部(均未图示)。控制部142进行的后述的处理通过CPU读出并执行预先存储在存储部中的程序来实现。
激发光产生部106包括发光元件102及聚光元件104。发光元件102受到控制部142的控制，产生用于激发后述的金刚石的NV-中心(以下，简记为NV中心)的激发光。在图2中，用点线表示激发光的光路。控制部142例如将用于使发光元件102发光的电压在规定的定时供给到发光元件102。激发光是绿色的光(即波长约为490～560nm)。激发光优选为激光，发光元件102优选为半导体激光器(例如，放射光的波长为532nm)。聚光元件104对从发光元件102输出的激发光进行聚光。聚光元件104是用于将从发光元件102扩散并输出的激发光尽可能多地输入到后述的光波导112的光的入射端部的部件。聚光元件104优选输出聚光在比光波导112的光的入射端部的大小(例如，在使用光纤的情况下，为其芯径(即纤芯的直径))小的范围内的平行光。
荧光反射滤波器110是用于将从聚光元件104入射的激发光与从后述的金刚石放射的光(即荧光)分离的元件。例如，荧光反射滤波器110是使规定波长以下的波长的光通过并截止(即反射)比规定波长大的波长的光的短通滤波器，或者是使规定波长范围内的波长的光通过并截止(即反射)规定波长范围外的波长的光的带通滤波器。通常，由于激发光的波长比荧光短，因此优选这样的结构。荧光反射滤波器110优选为带有这样的功能的分色镜。
光波导112包括传输光的介质，双向传输光。即，将入射到配置于激发光产生部106侧的第一端部的激发光传输至配置于传感器部120侧的第二端部。另外，将入射到第二端部的金刚石元件116的放射光(即荧光)传输至第一端部。光波导112例如是光纤。为了提高所传输的激发光的能量密度，优选光纤的芯径尽可能地小。另一方面，若芯径过小，则将从光源(即发光元件)扩散并放射的光输入到光纤的效率降低。因此，存在适当的芯径。例如，光纤的芯径约为80μm以下且1μm以上。
传感器部120包括聚光元件114及金刚石元件116。金刚石元件116包括NV中心。聚光元件114与金刚石元件116接触而配置。聚光元件114会聚从光波导112输出的激发光，并向金刚石元件116照射。即，控制部142控制发光元件102，使得在规定的定时输出激发光规定的时间(t1)。控制部142在从输出激发光起经过规定的时间(t2)后，在规定的定时接收光检测部126的输出信号规定的时间(t3)，并存储在存储部中。
NV中心具有金刚石晶体中的碳(C)原子被氮(N)原子取代、且不存在应该与其相邻而存在的碳原子(即空位(V))的结构。NV中心在捕获一个电子的状态(即，NV-)下，形成磁量子数ms为-1、0、+1的自旋三重态，在不存在外部磁场的状态下，如图3A所示，ms＝±1的状态的能级简并(为了方便起见，用两条线段表示)。在存在外部磁场的状态下，如图3B所示，ms＝±1的状态的能级根据磁场强度而分裂(塞曼分裂)。NV中心通过波长约为490～560nm的绿色的光(例如532nm的激光)，从基态E1保持自旋的状态而迁移到激发态E2，例如，经由中间态E3放射光而恢复到基态E1。此时，放射波长约为630～800nm的红色的光。
在使用微波的现有的方法中，在向NV中心照射约为2.87GHz的微波，使ms＝0的状态迁移到ms＝±1的状态(即电子自旋共振)之后，照射绿色的光而激发。由此，由于恢复到基态时的迁移包括不放射光(即荧光)的迁移，因此观测到的放射光的强度降低。因此，在ESR(Electron Spin Resonance：电子自旋共振)光谱中观测到谷(即信号的下降)。由于观测到的谷的位置(即频率)依赖于NV中心受到的外部磁场，因此通过观测谷，能够检测NV中心的位置处的磁场。
与此相对，在本公开中，在向NV中心照射激发光之后，不照射微波等电磁波而测定放射光，检测NV中心的位置处的磁场。具体而言，与非专利文献1～3等所公开的内容同样地进行测定。在不照射电磁波而检测磁场的方法中，使用在外部磁场的影响下的NV中心的PL或退相干(decoherence)的特性。
例如，在照射激发光之后，从NV中心放射的PL的强度随着时间经过而呈指数函数衰减，其程度依赖于外部磁场，外部磁场越大越早衰减。例如，PL的测定值能够使用与测定时间相关的三重指数函数来近似(参照非专利文献2)。因此，例如，关于使用的金刚石，如果预先导出外部磁场与观测到的PL的信号强度的衰减程度的关系，则能够根据在从照射激发光起经过规定时间时测定的PL的值来检测外部磁场并确定磁场强度。为了高精度地检测磁场，优选使用微波，但即使不使用微波，也能够像这样检测10mT～20mT左右的大小的磁场。这里，优选相对于外部磁场等作为测定对象的外部场的方向，使金刚石的晶体取向与{100}方向一致地配置。这样一来，根据金刚石的sp3键合(基于sp3杂化轨道的键合)，能够在四个方向上形成的NV中心全部各向同性地感知外部场，对比度(即信号的SN比)变得最高。若从该方向偏离，则例如在NV中心的方向与磁场正交的情况下，该NV中心失去磁灵敏度。因此，四个方向中仅不正交的NV中心具有对比，作为传感器的灵敏度降低。
需要说明的是，也可以使用被称为GSLAC(ground-state level anti-crossing：基态能级反交叉)的特性(参照非专利文献1)。即，约102.4mT的外部磁场导致NV中心的塞曼子能级的简并及混合(即反交叉(anti-crossing))，这在光激发下能够作为荧光强度的降低来观测。即，如果NV中心在某些磁场下，则NV中心的荧光发生变化，该变化能够进行测定。在使用该方法的情况下，需要用于施加静磁场及扰动磁场的两个电磁铁。例如，设置用于对NV中心施加扫描磁场(例如，在5秒内从0变化到120mT)的电磁铁(例如，空芯线圈)和用于施加小的扰动磁场(例如，振幅约为0.1mT、频率为100kHz)的电磁铁。重复如下处理：在对金刚石施加扫描磁场并使用锁相放大器的本地振荡器(local oscillator)施加扰动磁场的同时照射激发光，使用锁相放大器来检测PL。由此，如果NV中心的位置处的磁场(即，扫描磁场与检测对象的外部磁场的合成磁场)约为102.4mT，则在PL的测定信号中观测到GSLAC，因此能够使用此时的扫描磁场来检测检测对象的外部磁场。另外，也可以检测在约51.4mT附近观测到的PL的测定信号的谷。该谷基于NV中心与其周围的P1中心(作为电子的供体的单一的替代氮)的交叉弛豫。能够使用此时的扫描磁场来检测检测对象的外部磁场。
另外，也可以使用检测在约512G(51.2mT)附近观测到的、基于NV中心与其周围的P1中心的交叉弛豫的T1弛豫时间(纵向弛豫时间)的谷的方法(参照非专利文献3)。在这种情况下，也需要用于对金刚石施加扫描磁场的电磁铁。
具体的PL的测定如下进行测定。即，从金刚石元件116扩散并放射的光(即荧光)被聚光元件114聚光而作为平行光被输入到光波导112的第二端部。在图2中，用虚线表示放射光的光路。光波导112中输入的光(即荧光)由光波导112传输，从光波导112的第一端部输出。从光波导112的第一端部输出的光(即荧光)被荧光反射滤波器110反射，并通过LPF122，被聚光元件124聚光而入射到光检测部126。由此，受到配置有金刚石元件116的位置处的磁场的影响的光由光检测部126检测。光检测部126生成与入射的光相应的电信号并输出。光检测部126例如是光电二极管。光检测部126的输出信号由控制部142获取。
LPF122是长通滤波器，使规定波长以上的波长的光通过，并截止(例如反射)比规定波长小的波长的光。金刚石元件116的放射光是红色的光，通过LPF122，但激发光由于波长比其短，因此不通过LPF122。由此，能够抑制从发光元件102放射的激发光被光检测部126检测而成为噪声，因此，能够抑制金刚石元件116的放射光(即荧光)的检测灵敏度降低。
根据以上，控制部142能够向金刚石元件116照射激发光，并获取从金刚石元件116放射的光(即荧光)作为从光检测部126输出的电信号。能够根据观测到的放射光来计算金刚石元件116的位置处的磁场强度。即，金刚石磁传感器单元100作为磁传感器发挥功能。需要说明的是，金刚石磁传感器单元100并不限于磁场，也能够用作用于检测与磁场相关的物理量例如磁化、电场、电压、电流、温度及压力等的传感器。
传感器部120不包括微波照射用线圈那样的传播电磁波的导电部件，作为传感器的主体的金刚石元件116和聚光元件114由电绝缘体形成。即，传感器部120全部由电绝缘部件形成。因此，即使在高电压环境中，传感器部自身也不会受到由局部放电等引起的损伤，能够精度良好地检测磁场。
如果在光波导112中使用光纤，则即使传感器部120和光波导112的第二端部设置于高电压设备等，也能够避免局部放电等的影响波及激发光产生部106及受光部128。另外，能够经由光波导112将激发光产生部106及受光部128远离高电压环境而配置，能够通过金刚石磁传感器单元100远距离测定磁场等。另外，传感器部120包括配置于金刚石元件116与光波导112之间的聚光元件114，因此能够减少激发光及放射光的损耗，提高检测精度。另外，通过设置将激发光与放射光分离的荧光反射滤波器110，由一个介质(例如光波导112)进行激发光及放射光的传输，从而如后所述，与设置分别传输激发光及放射光的两个介质的情况相比，能够减少构成要素，能够成为简单的结构。
需要说明的是，金刚石磁传感器单元100也可以包括传播对金刚石的NV中心带来影响的电磁波的导电部件。在包括导电部件的情况下，导电部件优选与传感器部120间隔10mm以上。由此，能够精度良好地检测磁场。导电部件更优选与传感器部120间隔50mm以上。由此，能够提高检测精度。导电部件进一步优选间隔100mm以上。由此，能够进一步提高检测精度。需要说明的是，由于透镜支架、光纤的插头及插座等的实际尺寸为10mm左右，因此，在间隔距离小于10mm的情况下，存在产生电磁场的不均匀性的影响的可能性。即，有可能导致成为绝缘破坏的起点、或者在发生雷击等急剧的电位变化时从输电线产生电弧放电等设备的故障。
传感器部例如能够设置于通常情况下产生200V以上的电压差的设备(例如变压器、或太阳能发电设备等)或其周围。以下，将设备及其周围(即，距该设备规定范围内的区域)统称为“环境”。另外，传感器部例如也可以设置于通常情况下产生600V或1100V以上的电压差的环境(例如，变配电设备、高压输电线、配电线或风力发电设备等)。在这样的环境中，即使发生放电等，传感器部也能够避免受到损伤，能够精度良好地检测磁场。
(第二实施方式)
在第一实施方式中，使用一个光波导112双向传输光(即激发光及放射光)，但在第二实施方式中，使用分别传输金刚石元件116的激发光及放射光的光波导。参照图4，本公开的第二实施方式所涉及的金刚石磁传感器单元200包括激发光产生部206、第一光波导212、聚光元件208、荧光反射滤波器210、传感器部220、LPF222、聚光元件224、第二光波导230及受光部228。与第一实施方式同样地，在金刚石磁传感器单元200的外部配置有控制部142。
激发光产生部206包括发光元件202及聚光元件204。传感器部220包括聚光元件214及金刚石元件216。受光部228包括光检测部226。发光元件202、聚光元件204、荧光反射滤波器210、聚光元件214、金刚石元件216、LPF222及光检测部226分别与图2所示的发光元件102、聚光元件104、荧光反射滤波器110、聚光元件114、金刚石元件116、LPF122及光检测部126对应，同样地发挥功能。因此，对它们简略地进行说明。在图4中，与图2同样地，用点线表示激发光的光路，用虚线表示放射光的光路。
与第一实施方式同样地，发光元件202受到控制部142的控制，产生用于激发金刚石的NV中心的激发光。控制部142例如将用于使发光元件202发光的电压在规定的定时供给到发光元件202。激发光是绿色的光。激发光优选为激光，发光元件202优选为半导体激光器。聚光元件204对从发光元件202扩散并输出的激发光进行聚光，并输入到第一光波导212的光的入射端部。
第一光波导212包括传输光的介质。第一光波导212与图2所示的光波导112不同，传输激发光，但不传输金刚石元件216的放射光。即，将入射到第一光波导212的配置于激发光产生部206侧的入射端部的激发光传输至配置于传感器部220侧的输出端部并输出。第一光波导212例如是光纤。从第一光波导212扩散并输出的激发光被聚光元件208聚光而作为平行光入射到荧光反射滤波器210。
荧光反射滤波器210是用于将从聚光元件208入射的激发光与从金刚石元件216放射的光(即荧光)分离的元件。荧光反射滤波器210也可以是分色镜。
聚光元件214会聚通过荧光反射滤波器210而输入的激发光，并向金刚石元件216照射。聚光元件214与金刚石元件216接触而配置。金刚石元件216包括NV中心。向金刚石元件216照射激发光的定时由控制部142控制。由此，如上所述，从金刚石元件216放射红色的光(即荧光)。
从金刚石元件216扩散并放射的光(即红色的荧光)被聚光元件214聚光而成为平行光，并入射到荧光反射滤波器210。入射到荧光反射滤波器210的光(即红色的荧光)被荧光反射滤波器210反射，入射到LPF222。入射到LPF222的金刚石元件216的放射光(即红色的荧光)通过LPF222，被聚光元件224聚光，入射到第二光波导230的入射端部。LPF222抑制从发光元件202放射的激发光被光检测部226检测而成为噪声，因此，抑制金刚石元件216的放射光(即荧光)的检测灵敏度降低。
第二光波导230包括传输光的介质。第二光波导230将从聚光元件224入射到入射端部的光(即金刚石元件216的放射光)传输至配置于受光部228侧的输出端部。从第二光波导230输出的光由光检测部226检测。光检测部226例如是光电二极管。光检测部226的输出信号由控制部142获取。
根据以上，与第一实施方式同样地，控制部142能够向金刚石元件216照射激发光，并获取从金刚石元件216放射的光(即荧光)作为从光检测部226输出的电信号。因此，金刚石磁传感器单元200作为磁传感器发挥功能。金刚石磁传感器单元200并不限于磁场，也能够用作用于检测与磁场相关的物理量例如磁化、电场、电压、电流、温度及压力等的传感器。
传感器部220不包括微波照射用线圈那样的传播电磁波的导电部件，作为传感器的主体的金刚石元件216和聚光元件214由电绝缘体形成。即，传感器部220全部由电绝缘部件形成。因此，即使在高电压环境中，传感器部自身也不会受到由局部放电等引起的损伤，能够精度良好地检测磁场。
如果在两个光波导(即第一光波导212及第二光波导230)中使用光纤，则即使传感器部220设置于高电压设备等，也能够避免局部放电等的影响波及激发光产生部206及受光部228。另外，能够经由第一光波导212及第二光波导230将激发光产生部206及受光部228远离高电压环境而配置，能够通过金刚石磁传感器单元200远距离测定磁场等。另外，传感器部220包括配置于金刚石元件216与第一光波导212及第二光波导230之间的聚光元件214，因此能够减少激发光及放射光的损耗，提高检测精度。
通过使用两个光波导(即第一光波导212及第二光波导230)，能够分别适当地传输波长不同的激发光和金刚石元件216的放射光。即，通过使用与波长相应的芯径的光纤，能够设计适合各个的聚光光学系统(即聚光元件204、208、214及224)，能够提高光的传输效率，能够提高检测精度。在光波导中使用光纤的情况下，传输金刚石的放射光的光纤(即第二光波导230)的芯径优选比传输激发光的光纤(即第一光波导212)的芯径大。
如上所述，为了提高激发光的能量密度，用于传输激发光的光纤的芯径越小越好，但若芯径过小，则在将光从光源输入到光纤时会产生损耗。因此，存在适当的芯径。第一光波导212的芯径优选为1μm以上且100μm以下。另一方面，用于传输金刚石元件216的放射光的光纤的芯径越大越优选。但是，若芯径过大，则成本高。第二光波导230的芯径优选为1μm以上且1mm以下。
(第一变形例)
在第二实施方式中，使用荧光反射滤波器210将激发光与金刚石元件216的放射光分离，但并不限定于此。也可以使用LPF将激发光与金刚石元件216的放射光分离。
参照图5，第一变形例所涉及的金刚石磁传感器单元300使用LPF302将来自发光元件202的激发光与金刚石元件216的放射光分离。金刚石磁传感器单元300在金刚石磁传感器单元200(参照图4)中，用LPF302替代荧光反射滤波器210，并将产生及传输激发光的路径与传输及检测金刚石元件216的放射光的路径进行替换。LPF302是长通滤波器。在图5中，标注了与图4相同的附图标记的构成要素表示与图4相同。因此，不重复对它们的重复说明。需要说明的是，在图5中，与图4同样地，用点线表示激发光的光路，用虚线表示放射光的光路。
由发光元件202产生的激发光被聚光元件204聚光，并输入到第一光波导212的入射端部。激发光由第一光波导212传输，从第一光波导212的输出端部输出，被聚光元件224聚光而成为平行光，入射到LPF302。由于激发光是绿色的光，因此被LPF302反射，入射到聚光元件214。
另一方面，金刚石元件216的放射光被聚光元件214聚光而成为平行光，入射到LPF302。金刚石元件216的放射光(即红色的荧光)通过LPF302而被聚光元件224聚光，入射到第二光波导230，由第二光波导230传输至受光部228，并由受光部228检测。因此，与第二实施方式的金刚石磁传感器单元200同样地，金刚石磁传感器单元300作为检测磁场等的传感器发挥功能。
(第二变形例)
在上述中，对使激发光入射到包括NV中心的金刚石元件的一个面，并测定来自该相同的面的放射光的情况进行了说明，但并不限定于此。在包括NV中心的金刚石元件具有多个平坦的面的情况下，照射激发光的面与测定放射光的面也可以不同。平坦面是指具有规定以上的面积的一个平面，这里，包括NV中心的金刚石元件的平坦面是指具有比直径约为200μm的圆大的面积的一个平面。
参照图6，第二变形例所涉及的金刚石磁传感器单元400检测从与使激发光入射到金刚石元件402的面不同的面放射的光。金刚石磁传感器单元400在图4所示的金刚石磁传感器单元200中，用传感器部408替代传感器部220，并去除聚光元件208、荧光反射滤波器210及聚光元件224。在图6中，标注了与图4相同的附图标记的构成要素表示与图4相同。不重复对它们的重复说明。在图6中，与图4同样地，用点线表示激发光的光路，用虚线表示放射光的光路。
传感器部408包括金刚石元件402、聚光元件404及聚光元件406。金刚石元件402包括NV中心，具有多个平坦面。金刚石元件402例如形成为长方体。聚光元件404与金刚石元件402的一个平坦面(以下，称为第一平坦面)接触而配置。聚光元件406与金刚石元件402的与第一平坦面不同的平坦面(以下，称为第二平坦面)接触而配置。
由第一光波导212传输的激发光入射到聚光元件404，被聚光元件404聚光而照射金刚石元件402的第一平坦面。如上所述，通过在规定的定时对金刚石元件402进行激发光的照射，从而从金刚石元件402放射光。放射光向所有方向放射。从金刚石元件402的第二平坦面放射的光(即红色的荧光)被聚光元件406聚光而成为平行光，入射到LPF222，通过LPF222而入射到第二光波导230的入射端部。然后，从金刚石元件402的第二平坦面放射的光(即红色的荧光)由第二光波导230传输至光检测部226，由光检测部226检测。因此，与第二实施方式的金刚石磁传感器单元200同样地，金刚石磁传感器单元400作为检测磁场等的传感器发挥功能。
像这样，通过设为检测来自与照射激发光的面(即第一平坦面)不同的面(即第二平坦面)的放射光的结构，能够削减聚光元件的数量，能够削减用于将激发光与金刚石元件的放射光分离的元件(例如荧光反射滤波器等)。因此，能够将金刚石磁传感器单元设为更简单的结构，能够削减成本。
在上述中，对金刚石元件402形成为长方体、且第一平坦面及第二平坦面为形成90度的两个面的情况进行了说明，但并不限定于此。在金刚石元件402形成为长方体的情况下，也可以将与第一平坦面平行的平坦面作为对检测对象的放射光进行聚光的第二平坦面。另外，金刚石元件402只要具有至少两个平坦面即可，并不限于六面体，金刚石元件402的形状是任意的。
(第三变形例)
在上述中，对传感器部包括聚光元件的情况进行了说明，但并不限定于此。参照图7，第三变形例所涉及的金刚石磁传感器单元500从图2所示的金刚石磁传感器单元100去除了聚光元件114。即，传感器部502包括金刚石元件116，但不包括聚光元件。金刚石元件116与光波导112的第二端部接触而配置。
在金刚石磁传感器单元500中，与金刚石磁传感器单元100(参照图2)同样地，若向金刚石元件116照射从发光元件102输出的激发光(即绿色的光)，则金刚石元件116的NV中心被激发，放射光(即红色的荧光)而恢复到原来的状态。因此，通过测定放射光，金刚石磁传感器单元500作为磁传感器发挥功能。磁场的测定方法与第一实施方式相同。
传感器部502不包括线圈等导电性部件，全部由电绝缘部件构成。因此，即使传感器部502设置于高电压设备，也不会由于放电等而损伤，能够在高电压环境中安全地测定磁场等。
(第四变形例)
在第一及第二实施方式中，对使用传输光的介质来构成传输激发光及金刚石元件的放射光的光波导的情况进行了说明，但并不限定于此。第四变形例所涉及的金刚石磁传感器单元使用镜来构成光波导。具体而言，参照图8，金刚石磁传感器单元600包括激发光产生部106、传感器部120、LPF122、受光部128、凹面镜602及凸面镜604。与第一实施方式同样地，在金刚石磁传感器单元600的外部配置有控制部142。
激发光产生部106包括发光元件102及聚光元件104。传感器部120包括聚光元件114及金刚石元件116。受光部128包括光检测部126。在图8中，标注了与图2相同的附图标记的构成要素表示与图2相同。因此，不重复对它们的重复说明。
凹面镜602是沿平面切断以点O为中心的半径为r1的球而成的形状。凹面镜602的端部(即切断部)的形状是直径为d1的圆形。在凹面镜602上形成有用于使来自激发光产生部106的激发光通过的开口606和用于使放射光通过的开口608。开口606及608例如是圆形。在作为凹面镜602的两个面的两个曲面(即球面的一部分)中，与凸面镜604相对的曲面成为放射光的反射面(以下，称为镜面)。凸面镜604是沿平面切断以点O为中心的半径为r2的球而成的形状。凹面镜602的端部(即切断部)的形状是直径为d2的圆形。在作为凸面镜604的两个面的两个曲面(即球面的一部分)中，与凹面镜602相对的曲面成为镜面。
在图8中，与图2同样地，用点线表示激发光的光路，用虚线表示放射光的光路。由发光元件102产生的激发光被聚光元件104聚光而成为平行光，在空间中传播而入射到聚光元件114，被聚光而照射金刚石元件116。即，空间承担激发光的光波导的功能，空间构成激发光的光波导。另一方面，金刚石元件116的放射光依次被凹面镜602及凸面镜604反射，通过开口608而入射到受光部128。因此，凹面镜602、凸面镜604及空间构成放射光的光波导。由此，与第一实施方式的金刚石磁传感器单元100同样地，金刚石磁传感器单元600作为检测磁场等的传感器发挥功能。
需要说明的是，在上述中，对凹面镜602及凸面镜604的中心均位于点O的情况进行了说明，但凹面镜602及凸面镜604的中心也可以位于不同的位置。另外，对凹面镜602及凸面镜604各自的端部为圆形(即球面被平面切断而成的形状)的情况进行了说明，但并不限定于此。凹面镜602及凸面镜604的相互相对的面只要是镜面即可，凹面镜602及凸面镜604的各自的端部的形状是任意的。
在第二实施方式(参照图4)、第一变形例(参照图5)及第二变形例(参照图6)中，对由光纤等光波导212传输激发光的情况进行了说明，但并不限定于此。例如，金刚石磁传感器单元200(参照图4)及金刚石磁传感器单元300(参照图5)也可以不具备光波导212及聚光元件208。从发光元件202输出的激发光被聚光元件204聚光而成为平行光，因此也可以没有聚光元件208。被聚光元件204聚光的激发光由空间自身传输，入射到荧光反射滤波器210或LPF302。同样地，金刚石磁传感器单元400(参照图6)也可以不具备光波导212。被聚光元件204聚光的激发光由空间自身传输，入射到聚光元件404。
在上述中，对金刚石磁传感器单元使用具有NV中心的金刚石元件的情况进行了说明，但并不限定于此。只要是具有带有电子自旋的色心的金刚石元件即可。带有电子自旋的色心是形成自旋三重态、通过被激发而发光的中心，NV中心是代表例。除此以外，已知在硅-空位中心(即Si-V中心)、锗-空位中心(即Ge-V中心)、锡-空位中心(即Sn-V中心)中也存在带有电子自旋的色心。因此，也可以取代包括NV中心的金刚石元件，而使用包括这些的金刚石元件来构成金刚石磁传感器单元。
激发光优选为激光，作为产生装置，半导体激光器在能够小型化方面更优选。金刚石元件的放射光的检测器也可以是真空管型，但在小型化方面，更优选半导体检测装置。
光波导优选为两层以上的同轴结构，该同轴结构具有光通过的芯部分、以及形成于芯的周边的折射率与芯部分不同的材料的部分。芯部分也可以不是被传输光的介质紧密填充的形态。由于空间自身能够传输光，因此芯部分也可以是空腔。光波导优选为芯径为1μm以上且80μm以下的光纤。这是因为，如果使用光纤，则能够比较容易地将激光引导至期望的位置，也能够抑制在光纤的输出端部的发散。
聚光元件只要由具有对光进行聚光的作用的物质形成即可。例如，可以是由基于氧化硅的原材料(例如玻璃。也可以包括氧化硅以外的添加物)形成的透镜，也可以是带有衍射功能的物质。聚光元件优选为透射光而利用折射现象的透镜。优选为球面状的透镜、半球面状的透镜、以及菲涅耳透镜等。特别是，由于折射率与球体形状的关系，更优选为平行光的焦点位于球面上的透镜。这是因为，如果使用这样的透镜，则光学上的焦点及光轴的调整变得非常简便，能够最大地利用光量。
在将传感器部配置于高电压环境的情况下，传输激发光和金刚石的放射光的光波导(例如光纤)优选穿过绝缘碍子之中而配置。由此，能够使激发光产生部及受光部与高电压绝缘，能够保护在激发光产生部及受光部中使用的部件。
在使用上述的金刚石磁传感器单元、以交流电力为对象来检测变动的磁场等的时间变化的情况下，优选金刚石元件的NV中心在被激发之后从放射光的状态迅速恢复到原来的状态(即激发前的状态)。为此，优选金刚石元件的自旋相干时间T2短。例如，金刚石元件的自旋相干时间T2优选为小于50μsec。由此，NV中心从激发态迅速恢复到原来的状态，因此能够高效地检测交流的磁场及电场等。特别是，能够检测脉冲变化的磁场及电场等。需要说明的是，由于检测灵敏度与(T2)-1/2成正比，因此T2越小检测灵敏度越小。因此，在检测磁场变动的急剧的变化的情况下，例如在检测脉冲状的磁场变动的情况下，考虑牺牲检测灵敏度，尽可能地缩短金刚石元件的自旋相干时间T2。
为了缩短自旋相干时间，优选金刚石元件包括杂质。考虑到T2越小检测灵敏度越降低，例如，金刚石中的总氢浓度优选为大于0ppm且10ppm以下。这里，浓度(ppm单位)表示原子的个数的比例。由此，能够缩短金刚石的自旋相干时间T2，由于NV中心从激发态迅速恢复到原来的状态，因此能够高效地检测交流的磁场及电场等。但是，若金刚石中包括的氢原子的浓度变高，则NV-中心侧的电子向氢侧移动，不再作为色心发挥功能(即变成NV0)。因此，金刚石中的总氢浓度更优选为大于0ppm且1ppm以下。由此，能够抑制电子从NV-中心向氢侧移动而不再作为中心发挥功能，并且适当地缩短金刚石的自旋相干时间T2。
另外，金刚石中的NVH-浓度、CH浓度及CH2浓度也分别优选为大于0ppm且10ppm以下。由此，能够缩短金刚石的自旋相干时间T2，NV中心从激发态迅速恢复到原来的状态，因此能够高效地检测交流的磁场及电场等。如上所述，为了抑制金刚石中包括的氢原子的浓度，金刚石中的NVH-浓度、CH浓度及CH2浓度分别更优选为大于0ppm且1ppm以下。由此，能够抑制NV-中心侧的电子向氢侧移动而不再作为色心发挥功能，并且适当地缩短金刚石的自旋相干时间T2。
通过使用自旋相干时间短的金刚石，能够将金刚石磁传感器单元设置于磁力或者磁场包括100Hz以下的频率成分的环境，来检测磁力或者磁场。例如，在变配电设备等中，能够将由于输电而产生的交流磁场作为检测对象，能够进行变配电设备等中的异常检测。另外，通过使用自旋相干时间短的金刚石，能够将金刚石磁传感器单元设置于磁力或者磁场包括1kHz以下的频率成分的环境，来检测磁力或者磁场。例如，能够检测瞬间呈脉冲状变化的磁场，能够检测局部放电等异常。
在上述中，对检测通过向具有色心的金刚石照射激发光而不照射电磁波从而从金刚石放射的放射光的情况进行了说明，但并不限定于此。也可以检测与向金刚石照射激发光一起地将交流的磁力、磁场、电位及电场的图案在时间上组合而施加从而从金刚石放射的放射光。在这种情况下，金刚石磁传感器单元包括用于将交流的磁力、磁场、电位及电场的图案在时间上组合而形成的施加装置(例如电磁铁等)。由此，能够精度良好地检测磁场。
(实施例的结构)
图4所示的结构的实施例如图9所示。图9示出了将构成传感器部的聚光元件214及金刚石元件216配置于电气布线260的附近，使交流电流(例如，50Hz或者60Hz、30A)流过电气布线260，并将由此产生的变动磁场作为检测对象的情况下的配置。在图9中，与图4所示的构成要素对应的构成要素标注了与图4相同的附图标记。
第一光波导212及第二光波导230例如使用阶跃折射率多模型的光纤。第一光波导212例如芯径为50μm，NA(即数值孔径)为0.2。第二光波导230例如芯径为400μm，NA为0.5。在金刚石元件216中使用例如3mm×3mm×0.3mm的长方体的金刚石。在聚光元件214中例如使用直径为2mm的球形的透镜，使聚光元件214与金刚石元件216的表面(例如3mm×3mm的平坦面)接触而固定。在传输激发光的光学系统中，除了聚光元件208及荧光反射滤波器210以外，还配置三角棱镜250，来构成准直光学系统。通过准直光学系统，能够进行调整，使得激发光入射到聚光元件214的中心。
在光检测部226(参照图4)中，例如使用PIN-AMP(即，具有线性电流放大电路的光电二极管IC)。PIN-AMP例如是光IC二极管S7183或者S7184(滨松光子学株式会社制)。该光IC二极管的光电二极管的灵敏度波长范围为300～1000nm，最大灵敏度波长为650nm，将光电二极管产生的光电流放大1300倍并输出。
以上，通过说明实施方式对本公开进行了说明，但上述的实施方式是示例，本公开并不仅限于上述的实施方式。本公开的范围在参考发明的详细的说明的记载的基础上，由权利要求书的各权利要求表示，包括与其中记载的语句等同的含义及范围内的所有变更。
附图标记说明
100、200、300、400、500、600 金刚石磁传感器单元
102、202 发光元件
104、114、124、204、208、214、224、404、406 聚光元件
106、206 激发光产生部
110、210 荧光反射滤波器
112 光波导
116、216、402 金刚石元件
120、220、408、502 传感器部
122、222、302、908 LPF
126、226 光检测部
128、228 受光部
142 控制部
212 第一光波导
230 第二光波导
250 三角棱镜
260 电气布线
602 凹面镜
604 凸面镜
606、608 开口
912、914、916 基板
900 LED
902 SPF
904 金刚石
906 透镜
910 光电二极管
E1、E2、E3 能级
O 点
r1、r2 半径
d1、d2 直径。

Claims (17)

1.一种金刚石磁传感器单元，包括：
传感器部，包括具有色心的金刚石，所述色心带有电子自旋；
激发光照射部，向所述金刚石照射激发光；以及
检测部，检测来自所述金刚石的所述色心的放射光，
所述检测部检测通过不向所述金刚石照射电磁波而由所述激发光照射部向所述金刚石照射所述激发光从而产生的所述放射光，
所述金刚石磁传感器单元能够包括导电部件，所述导电部件与所述传感器部间隔10mm以上而配置，传播所述电磁波。
2.根据权利要求1所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述导电部件与所述传感器部间隔50mm以上而配置。
3.根据权利要求1所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述导电部件与所述传感器部间隔100mm以上而配置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
进一步包括传输所述激发光及所述放射光的光波导。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
具有所述金刚石的所述传感器部全部由电绝缘部件形成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述传感器部设置于能够产生200V以上的电压差的环境。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述传感器部设置于能够产生600V以上的电压差的环境。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述传感器部设置于能够产生1100V以上的电压差的环境。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述传感器部设置于通过由所述检测部检测所述放射光而感测到的磁力或者磁场包括1kHz以下的频率成分的环境。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述传感器部设置于通过由所述检测部检测所述放射光而感测到的磁力或者磁场包括100Hz以下的频率成分的环境。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
进一步包括施加部，所述施加部与由所述激发光照射部向所述金刚石照射所述激发光一起地，将交流的磁力、磁场、电位及电场的图案在时间上组合而施加。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述金刚石的自旋相干时间小于50μsec。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述金刚石中的总氢浓度为大于0ppm且10ppm以下。
14.根据权利要求1至11中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述金刚石中的总氢浓度为大于0ppm且1ppm以下。
15.根据权利要求1至11中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述金刚石中的NVH-浓度、CH浓度及CH2浓度均为大于0ppm且10ppm以下。
16.根据权利要求1至11中任一项所述的金刚石磁传感器单元，其中，
所述金刚石中的NVH-浓度、CH浓度及CH2浓度均为大于0ppm且1ppm以下。
17.一种金刚石磁传感器系统，包括：
权利要求11所述的金刚石磁传感器单元；以及
控制部，控制所述激发光照射部、所述检测部及所述施加部，
所述控制部通过所述施加部将交流的磁力、磁场、电位及电场的图案在时间上组合而与所述激发光一起照射所述金刚石。
CN202280010841.3A 2021-01-27 2022-01-26 金刚石磁传感器单元及金刚石磁传感器系统 Pending CN116745632A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021010936 2021-01-27
JP2021-010936 2021-01-27
PCT/JP2022/002764 WO2022163677A1 (ja) 2021-01-27 2022-01-26 ダイヤモンド磁気センサユニット及びダイヤモンド磁気センサシステム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116745632A true CN116745632A (zh) 2023-09-12

Family

ID=82653575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280010841.3A Pending CN116745632A (zh) 2021-01-27 2022-01-26 金刚石磁传感器单元及金刚石磁传感器系统

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4286875A1 (zh)
JP (1) JPWO2022163677A1 (zh)
CN (1) CN116745632A (zh)
WO (1) WO2022163677A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110673066A (zh) * 2018-07-03 2020-01-10 胜美达集团株式会社 磁场测量装置及磁场测量方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9465035B2 (en) * 2012-10-12 2016-10-11 Japan Science And Technology Agency Nanodiamond particle and method of manufacturing the same, and fluorescent molecular probe and method of analyzing structure of protein
GB201301556D0 (en) * 2013-01-29 2013-03-13 Element Six Ltd Synthetic diamond materials for quantum and optical applications and methods of making the same
GB201320302D0 (en) * 2013-11-18 2014-01-01 Element Six Ltd Diamond components for quantum imaging sensing and information processing devices
JP6550925B2 (ja) * 2014-11-12 2019-07-31 セイコーエプソン株式会社 磁場計測方法及び磁場計測装置
JP6671745B2 (ja) 2015-09-30 2020-03-25 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 近接場プローブ構造および走査プローブ顕微鏡
JP6655415B2 (ja) * 2016-02-16 2020-02-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 磁気計測装置
JP2017162910A (ja) * 2016-03-08 2017-09-14 国立大学法人東京工業大学 半導体装置および測定装置
JP7225545B2 (ja) 2017-02-21 2023-02-21 日新電機株式会社 検出装置及び検出方法
JP2018151598A (ja) * 2017-03-15 2018-09-27 国立研究開発法人産業技術総合研究所 センサ装置、共焦点顕微鏡及びｎｖ中心を有するダイヤモンドからの蛍光を検出する方法
JP7115672B2 (ja) * 2018-02-09 2022-08-09 国立研究開発法人産業技術総合研究所 センサ装置
JP7066531B2 (ja) * 2018-06-01 2022-05-13 株式会社日立製作所 探針製造装置、及び方法
JP7194327B2 (ja) * 2018-07-03 2022-12-22 スミダコーポレーション株式会社 磁場測定装置および磁場測定方法
JP2021010936A (ja) 2019-07-09 2021-02-04 株式会社ディスコ レーザ加工装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110673066A (zh) * 2018-07-03 2020-01-10 胜美达集团株式会社 磁场测量装置及磁场测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4286875A1 (en) 2023-12-06
WO2022163677A1 (ja) 2022-08-04
JPWO2022163677A1 (zh) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL2018899B1 (en) Magnetometer sensor with negatively charged nitrogen-vacancy centers in diamond
JP7225545B2 (ja) 検出装置及び検出方法
US8138756B2 (en) Microfiber magnetometer
CN113678041A (zh) 基于缺陷中心的传感器
US8634078B2 (en) Sensor, method for detecting the presence and/or concentration of an analyte using the sensor, and use of the method
JP2004522151A (ja) サンプルを調べるためのプローブ、トランシーバ及び方法
CN116745632A (zh) 金刚石磁传感器单元及金刚石磁传感器系统
JP5627787B2 (ja) 被検ガス中のガス成分またはガス成分濃度を選択的に検出するための装置およびシステム、ならびにこの種の装置の駆動方法
Love et al. Optical characteristics of fiberoptic evanescent wave sensors: Theory and experiment
WO2022163679A1 (ja) ダイヤモンドセンサユニット
WO2023013234A1 (ja) 磁場測定装置および磁場測定方法
WO2022244399A1 (ja) 磁場測定装置および磁場測定方法
WO2022183895A1 (en) Methods and apparatus for integrating diamond with led towards on-chip quantum sensing
US11531073B2 (en) Fiber-coupled spin defect magnetometry
WO2022163678A1 (ja) ダイヤモンドセンサユニット及びダイヤモンドセンサシステム
JP7396787B2 (ja) 微小電流検出装置および微小電流検出方法
Sidorov et al. Position-sensitive spark sensor with spectral conversion of radiation
AU2016300218A1 (en) A magneto-encephalography device
US20230087835A1 (en) Semiconductor failure analysis device
JP2021135301A (ja) 静電気センサ
JP2020041831A (ja) 検査装置及び検査方法
EP4318011A1 (en) Diamond magneto-optical sensor
US20240142396A1 (en) Sensor Device for Magnetic Field Measurement by Means of Optical Magnetic Resonance Measurement
JP2005101401A (ja) テラヘルツ電磁波発生装置
EP4194874A1 (en) Sensor device comprising a source of fluorescence coupled to a fluorescence collector and magnetometer comprising said device

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination