DE102021132787A1

DE102021132787A1 - Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte mittels eines 9,5mT Fluoreszenzmerkmals eines HDNV-Diamanten

Info

Publication number: DE102021132787A1
Application number: DE102021132787.3A
Authority: DE
Inventors: Robert Staacke; Ralf Wunderlich
Original assignee: Quantum Technologies GmbH
Current assignee: Quantum Technologies GmbH
Priority date: 2021-06-07
Filing date: 2021-12-12
Publication date: 2022-12-08
Also published as: DE102021132780A1; DE102021132794A1; DE102021132784A1; DE102021132790A1; DE102021132791A1; DE102021132785A1; DE102021132781A1; DE102021132786A1; DE102021132782A1; DE102021132783A1; DE102021132793A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte mittels eines Kristalls mit paramagnetischen Zentren und einer Magnetfeldquelle. Das Verfahren umfasst das Bestrahlen des Kristalls mit Pumpstrahlung und das Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung des Kristalls. Das Verfahren sieht eine Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte in der Art vor, dass dann der Wert der magnetische Flussdichte dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte desjenigen Fluoreszenzmerkmals entspricht, die auf den Kopplungsmechanismus zurückzuführen ist, der zu jenem Kopplungsmechanismus analog ist, der bei NV-Zentren in HD-NV-Diamanten im 9,5mT Minimum (E9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung von NV-Zentren in HD-NV-Diamanten bei Bestrahlung mit für NV-Zentren in HD-NV-Diamanten geeigneter Pumpstrahlung wirksam ist.

Description

Diese Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2021 114 589.9 vom 07.06.2021 in Anspruch.
Feld der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte mittels eines Kristalls mit paramagnetischen Zentren und einer Magnetfeldquelle. Das Verfahren umfasst das Bestrahlen des Kristalls mit Pumpstrahlung und das Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung des Kristalls. Das Verfahren sieht eine Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte in der Art vor, dass dann der Wert der magnetische Flussdichte dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte desjenigen Fluoreszenzmerkmals entspricht, die auf den Kopplungsmechanismus zurückzuführen ist, der zu jenem Kopplungsmechanismus analog ist, der bei NV-Zentren in HD-NV-Diamanten im 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung von NV-Zentren in HD-NV-Diamanten bei Bestrahlung mit für NV-Zentren in HD-NV-Diamanten geeigneter Pumpstrahlung wirksam ist.
Die hier vorgestellte technische Lehre basiert auf einer Untersuchung der magnetfeldabhängigen Fotolumineszenz (PL) eines Diamant-Einkristalls mit einer hohen Dichte an Stickstoff-Fehlstellen-Zentren (NV). Der Diamant-Einkristall ist dabei optisch an das Ende eines Lichtwellenleiters gekoppelt. Die zugrundeliegenden winkelabhängigen Magnetfeld-Sweep-Messungen zwischen 0 mT und 111 mT umfassten die Verwendung einer mittels eines Modulationssignals oszillierenden Bestrahlung des Diamant-Einkristalls kombiniert mit Lock-in-Techniken zur Erfassung der erzeugten Fluoreszenzstrahlung durch Identifikation des Modulationssignals im Empfangssignal des Fotodetektors, der das Fluoreszenzsignal in das Empfangssignal umsetzt. Neben der erwarteten, überlagerten Fluoreszenzstrahlung (FL) unterschiedlich ausgerichteter NV-Zentren in Diamant haben die der Erfindung zugrundeliegenden Messungen der Vorversuche eine Vielzahl von Merkmalen im Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) gezeigt, die Basis verschiedenster technische Anwendungen sein können. Diese Anwendungen dieser bisher unbekannten Merkmale im Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) und die Verwendung dieser Merkmale im Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) zur Kalibration und/oder zur Vermessung physikalischer Parameter und die Verwendung dieser im Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) als Kennzeichen besonders geeigneter HD-NV-Diamanten werden hier beansprucht. Das Ergebnis der Auswertung dieser Merkmale im Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) bringt diese Merkmale im Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) mit Niveau-Antikreuzungen und Kreuzrelaxationen in Verbindung. Insbesondere erlaubten die Messungen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) (Fotolumineszenzmessungen) eine Erkennung von Auto-Kreuzrelaxationen zwischen gekoppelten NV-Zentren innerhalb eines Diamanten, insbesondere innerhalb eines HD-NV-Diamanten. Außerdem zeigen die Messungen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von einer von außen einwirkenden magnetischen Flussdichte B eines externen magnetischen Feldes Einbrüche der Intensität der Fotolumineszenz (FL) bei niedrigen Werten der magnetischen Flussdichte B des externen magnetischen Feldes B, die aus dem Stand der Technik nicht durch ein einfaches Modell der Kreuzrelaxation zwischen NV-Zentren des Diamanten oder mit substitutionellem Stickstoff auf Zwischengitterplätzen im Diamanten erklärt werden können.
Im Folgenden sind Verweise auf relevante Fachliteratur zu einem Sachverhalt in eckige Klammern „[]“ bzw. in „//"gesetzt. Ein solcher Verweis bedeutet ausdrücklich keine Angabe, dass dort der Sachverhalt patentschädlich vorweggenommen ist. Der Hinweis soll dem Leser nur ermöglichen, den Sachverhalt besser einzuordnen.
Soweit nichts anders angegeben ist, können sämtliche Merkmale des vorliegenden Textes frei miteinander kombiniert werden. Dies betrifft die gesamte hier vorgelegte Schrift. Auch die in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale können, soweit nichts anderes angegeben ist, als Merkmale der Erfindung frei mit den übrigen Merkmalen kombiniert werden. Alle diese möglichen Kombinationen gelten daher im Sinne der hier vorgelegten Schrift auch als offenbart. Dies gilt ausdrücklich auch für Merkmale der Merkmalsliste. Die Merkmalsliste gibt nur besonders bevorzugte Kombinationen der Merkmale der Merkmalsliste durch die Bezüge in der Merkmalsliste wieder. Die Merkmalsliste stellt ausdrücklich nicht die Beanspruchung dar. Die Beanspruchung ergibt sich ausschließlich durch die jeweils geltenden Ansprüche, wobei die hier vorgelegte Schrift ausdrücklich offenlässt, welche Ansprüche aus den Merkmalen der hier vorgelegten Schrift im Laufe des Anmeldeverfahrens abgeleitet oder abgeteilt werden können. Ein Beschränkung einzelner Merkmale der Ausführungsbeispiele auf die Kombination mit anderen Merkmalen der Ausführungsbeispiele ist dabei ausdrücklich nicht vorgesehen. Außerdem können gegenständliche Merkmale der Vorrichtung umformuliert auch als Verfahrensmerkmale Verwendung finden und Verfahrensmerkmale umformuliert als gegenständliche Merkmale der Vorrichtung. Eine solche Umformulierung ist somit automatisch mitoffenbart.
Allgemeine Einleitung
Diamant ist das Wirtsmaterial für eines der besonders herausragenden Forschungsobjekte der angewandten Quantenphysik in Festkörpern des letzten Jahrzehnts - das negativ geladene Stickstoffdefektzentrum (NV-Zentrum). Diese Schrift bezeichnet dieses hier auch als NV^-. Das NV-Zentrum innerhalb eines Diamanten zeigt unter optischer Anregung eine elektronische Spin-Polarisation zu seinem |m=0> Grundzustand [1]. Dies ermöglicht die kohärente Kontrolle einzelner elektronischer Spins bei Raumtemperatur mit Kohärenzzeiten von wenigen Millisekunden [2]. Diese Eigenschaften ermöglichen die Erforschung grundlegender quantenmechanischer Fragestellungen, wie z. B. der Verschränkung, sowie die Entwicklung hochempfindlicher Sensoren auf Basis von Quanteneigenschaften oder die nukleare Hyperpolarisation [3-6] und Quanten-Computer (z.B. DE 10 2020 101 784 B3 ). Ein konventionelles Messprinzip für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentrums ist als Optically Detected Magnetic Resonance (ODMR) bekannt. Die OMDR-Messung basiert auf der spinabhängigen optischen Fluoreszenz des NV-Zentrums [7, 8]. Es können sowohl Messungen an Ensembles, also einer gekoppelten Vielzahl von NV-Zentren, als auch an einzelnen Farbzentren, also beispielsweise einem einzelnen NV-Zentrum, durchgeführt werden. Für die Messung des Werts von Parametern äußerer Felder, wie z. B. des Werts der magnetischen Flussdichte B eines Magnetfelds, ist es aufgrund des höheren Signal-Rausch-Verhältnisses vorteilhaft, diese an Ensembles, also mit einer gekoppelten Vielzahl an NV-Zentren, durchzuführen und nicht nur ein einzelnes NV-Zentrum zu nutzen. Das Signal zu Rausch-Verhältnis (SNR) verbessert sich bekanntermaßen proportional zu Wurzel n, wobei n die Anzahl der Detektoren (Messungen) ist $(S N R \sim \sqrt{n}) .$
Im Falle eines Ensembles von NV-Zentren ist dabei n die Anzahl der miteinander gekoppelten NV-Zentren bzw. der benutzten NV-Zentren.
Auf die mögliche Verwendung von anderen paramagnetischen Zentren als NV-Zentren als NV-Zentren weisen die Autoren ausdrücklich hin.
Allerdings machen die im Stand der Technik häufige Verwendung von Mikrowellen zur Steuerung der Fluoreszenz der NV-Zentren und der damit verbundene apparative und experimentelle Aufwand diese Methode komplex und kostenintensiv. In vielen Fällen ist eine einfachere, mikrowellenfreie Methode wesentlich kosten- und nutzeneffizienter. Sie bietet daher wesentliche wirtschaftliche Vorteile, die auch eine vereinfachte Fertigbarkeit und einen kostengünstigeren apparativen Aufwand umfassen.
In diesem Zusammenhang verweisen wir auf die internationalen Patentanmeldungen PCT / DE 2020 / 100 953 , PCT / EP 2019 / 079 992 , PCT / EP 2020 / 068 110 , PCT / EP 2020 / 070 485 , PCT / DE 2021 / 100 069 , PCT / DE 2020 / 100 827 , PCT / DE 2020 / 100 430 und PCT / DE 2020 / 100 648 , deren technische Lehre, soweit dies in Nationalisierungen in nachfolgenden internationalen Verfahren nach dem jeweiligen Landesrecht zulässig ist, in Kombinationen mit der hier offenbarten technischen Lehre Teil der Offenbarung der hier vorgelegten Schrift sind.
Ein äußeres Magnetfeld verursacht eine Zeeman-Aufspaltung der NV-Subniveaus in deren Fluoreszenzstrahlung. Diese Zeemann-Aufspaltung führt im Allgemeinen auch zu einer Vermischung dieser quantenmechanischen Energieniveaus. Dies beeinflusst direkt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren unter optischer Anregung [9]. Entsprechend kann das Magnetfeld durch Messung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (PL) bestimmt werden. Im Gegensatz zu einem mikrowellenbasierten Messverfahren ist die Empfindlichkeit des hier vorgestellten mikrowellenfreien Ansatzes hauptsächlich durch das Rauschen der Laserintensität des typischerweise als Pumpstrahlungsquelle verwendeten Lasers und das elektronische Rauschen der Ansteuer- und Auswerteelektronik sowie die Qualität der verwendeten optischen Elemente begrenzt. Um die Vorteile der Ensemble-Messungen mit einer Vielzahl von NV-Zentren zu nutzen, haben die Autoren bei den zu dieser Erfindung grundlegenden Messungen Fluoreszenzmessungen die Fluoreszenzstrahlung (FL) von roten Diamanten bei Bestrahlung mit grüner Pumpstrahlung untersucht. Diese roten Diamanten waren wiesen eine extrem hohe NV-Zentrendichte auf. Der Stand der Technik bezeichnet solche Diamanten auch als High-Density-NV-Diamanten (HD-NV-Diamanten). An dieser Stelle sei beispielsweise auf das Gebrauchsmuster DE 20 2020 106 110.0 hingewiesen, dessen technische Lehre, soweit dies in Nationalisierungen in nachfolgenden internationalen Verfahren nach dem jeweiligen Landesrecht zulässig ist, in Kombinationen mit der hier offenbarten technischen Lehre Teil der Offenbarung der hier vorgelegten Schrift ist. Die Bestrahlung der NV-Zentren in Diamant mit Pumpstrahlung einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp (typischerweise grün) veranlasst diese, Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl (typischerweise rot) abzugeben. Insbesondere bei der Verwendung eines NV-Zentrums als paramagnetisches Zentrum sollte die Pumpstrahlung eine Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm aufweisen. Bevorzugt ist dabei eindeutig eine Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) von 532 nm. Bevorzugt wird die Pumpstrahlung mittels einer Leuchtdiode oder eines Lasers, insbesondere mittels eines Halbleiterlasers, erzeugt. Für die Charakterisierung eines Diamanten, beispielsweise zur Feststellung der Eignung als HD-NV-Diamanten, kann nun die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren innerhalb des Diamanten in Abhängigkeit von dem Wert der Flussdichte B eines magnetischen Feldes gemessen werden. Das magnetische Feld ist dabei relativ zum NV-Zentrum geeignet ausgerichtet. Dazu später mehr. Für die Messung wird dann der Wert der magnetischen Flussdichte B bevorzugt durchgescannt und die sich ändernde Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren im Diamanten erfasst, sodass sich eine Intensitätswertkurve in Abhängigkeit von dem Wert der jeweiligen magnetischen Flussdichte B des externen Magnetfelds ergibt. Diese Intensitätskurven zeigt Extrema in Form von Maxima und Minima und insbesondere lokale Einbrüche der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren. Eine wesentliche Idee des hier vorgestellten Verfahrens zu Qualitätssicherung für quantentechnologische Vorrichtungen, die HD-NV-Diamanten verwenden, ist es nun, diese Merkmale in der Fertigung zu erfassen und bevorzugt solche Diamanten zu verwenden, die bestimmte Merkmale aufweisen, die sich nur in HD-NV-Diamanten ausbilden, da dann die Dichte der NV-Zentren hoch genug ist. Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde erkannt, dass ein Intensitätsabfall (englisch: Dip) der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer auf den HD-NV-Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte B von etwa 59,5 mT ein solches Merkmal ist, dass für HD-NV-Diamanten charakteristisch ist, und dessen Vorliegen ein Funktionieren der späteren quantentechnologischen Vorrichtungen und Verfahren, die diese HD-NV-Diamanten nutzen, sicherstellt. Im Sinne dieser Schrift handelt es sich bei einem Diamanten nun genau dann um einen für solche quantentechnologischen Vorrichtungen und Verfahren geeigneten HD-NV-Diamanten, wenn die Intensität seiner Fluoreszenzstrahlung (FL) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge , also beispielsweise mit 532nm Wellenlänge, einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer auf den HD-NV-Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte B von etwa 59,5 mT zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist. Alle im Rahmen der Laboruntersuchungen im Vorfeld dieser Erfindung aufgedeckten Merkmale im Intensitätsverlauf der magnetfeldabhängigen Fluoreszenzstrahlung (FL) von NV-reichen Diamanten (HD-NV-Diamanten) werfen ein Licht auf die quantenmechanischen Wechselwirkungen der NV-Zentren mit ihrer Umgebung. So erlauben Ensemble-Messungen, also Messungen einer Vielzahl miteinander gekoppelter NV-Zentren, aufgrund eines hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (SNR) eine systematische Untersuchung bei geringen Defekt-NV-Abständen. Dies ist bei Einzelmessungen isolierter NV-Zentren, z.B. mit ODMR, nur bedingt möglich, da aus statistischen Gründen selten ein Defektpaar, wie z.B. ein NV-NV-Paar (Gekoppeltes Paar aus einem ersten NV-Zentrum und einem zweiten NV-Zentrum), gefunden werden würde. Die hier vorgestellten der Erfindung vorausgehenden Messungen sind daher nicht nur im Zusammenhang mit möglichen Anwendungen von NV-basierten Magnetfeldsensoren nützlich, sondern können auch zur Nutzung der Defekt-NV-Kopplung für die Quanteninformationsverarbeitung mit gekoppelten NV-Zentren beitragen [13, 14]. Die Verwendung der gefundenen Effekte für Quanten-Computer ist denkbar.
Aufgabe
Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung ein klares Kriterium für das Vorliegen eines HD-NV-Diamanten anzugeben, das relativ einfach in der Fertigung überprüft werden kann.
Lösung der Aufgabe
MATERIAL UND EXPERIMENTELLE METHODEN
Ein HPHT-Diamant (HPHT=bei hohem Druck und hoher Temperatur gezüchteter Diamant) ist typischerweise Basis der Herstellung eines HD-NV-Diamanten. Die Fertigung mit Wasserstoff armen CVD Diamanten ist aber denkbar. Bevorzugt weist ein solcher Diamant eine hohe Stickstoff-Konzentration auf Gitterplätzen auf. Die Bestrahlung mit einem 10 MeV-Elektronenstrahl erzeugt nun eine große Anzahl von Leerstellen in dem ursprünglichen, stickstoffreichen Diamanten. Dabei durchdringt der Elektronenstrahl den typischerweise mehrere millimeterdicken Diamanten. Ein Elektron erzeugt jedoch nur wenige Fehlstellen längs des Durchstrahlungswegs im Diamanten (~3cm^-1). Die entstehenden Fehlstellen haben somit einen großen mittleren Abstand zueinander. Dies reduziert zunächst die Wahrscheinlichkeit einer unerwünschten Anhäufung von Leerstellen (parasitäre fehlstellen-Clusterungen). Eine hohe NV-Zentrendichte im Diamanten kann somit durch eine Wärmebehandlung (Tempern) erreicht werden, die bevorzugt zeitlich parallel zur Bestrahlung mit Elektronen stattfindet. Aus der Literatur sind aber auch Wärmenachbehandlungen bekannt, die dann aber typischerweise nicht diese NV-Zentrendichten erreichen können, die gewünscht sind. Der zeitliche Verlauf des elektrischen Stromwerts des zur Bestrahlung der Diamanten benutzten Elektronen-Strahlstroms weist typischerweise eine PWM-Modulation mit einer PWM-Periode und einem Tastgrad (Englisch: Duty-Cycle) auf. Ein Regler in der Bestrahlungsanlage, die den Elektronenstrahl erzeugt, erfasst dabei bevorzugt über einen Temperatursensor die jeweils aktuelle Temperatur des Diamanten bzw. der Diamanten und regelt die Temperatur des Diamanten bzw. der Diamanten bevorzugt mittels Einstellung des Strahlstromes über den Strahlstrom auf eine Zieltemperatur. Bevorzugt liegt die Zieltemperatur zwischen 800°C und 900°C. Es ist denkbar durch weitere Wärmeregulierende Elemente wie Kühlungen oder Heizungen ebenfalls regelnd auf die Temperatur des Diamanten bzw. der Diamanten während der Bestrahlung einzuwirken, wobei der konkrete Aufbau und der Wärmeableitwiderstand eine Rolle bei der jeweiligen Konstruktion spielen. Bevorzugt regelt der Regler dabei den Tastgrad der PWM-Modulation des zeitlichen Verlaufs des elektrischen Stromwerts des Elektronen-Strahlstroms. Die akkumulierte Fluenz (2×10¹⁸ cm^-2) [15]. der Bestrahlung steuert die Netto-Fehlstellendichte der Fehlstellen im bestrahlten Diamanten.
Dieser Prozess führt typischerweise letztlich zu einer Mischung aus substitutionellen Stickstoff in Form von sogenannten P1-Zentren und NV-Zentren in dem Diamanten. Typische Defektkonzentrationen in Diamanten liegen beispielsweise bei [N]=30 ppm bzw. [NV]=3 ppm. Hierbei sind [N] die Defektkonzentration der P1-Zentren und [NV] die Defektkonzentration der NV-Zentren.
Bei der Ausarbeitung der Erfindung haben die Autoren die Fluoreszenzstrahlungsmessungen zur Vermessung der Intensitätswertkurve der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von einer magnetischen Flussdichte B eines externen Magnetfelds bei unterschiedlichen Ausrichtungen des Magnetfelds gegenüber dem Diamanten mit einem selbstgebauten Aufbau durchgeführt (Siehe auch 1). Eine Leiterplatte (PCB) mit einer Laserdiode (Osram PI520B, 520 nm) inklusive eines elektronischen Treibers (icHaus iC-HKB) für diese Laserdiode diente als Pumpstrahlungsquelle zur Bestrahlung des Diamanten mit Pumpstrahlung der Pumpstrahlungswellenlänge (520nm). Ein zylindrisches Magnetfeldsystem erzeugte das betreffende Magnetfeld, in dem sich ein 2-Achsen-Rotator befand. Alternativ kann auch ein Mehrachsen-Goniometer (MEMSG) verwendet werden. Das Magnetfeldsystem zur Erzeugung des auf den Diamanten einwirkenden Magnetfelds bestand aus drei konzentrischen zylindrischen Spulen. Die drei konzentrischen zylindrischen Spulen dienten der Erzielung eines vorzugsweise großflächigen und vorzugsweise homogenen Feldes. Eine Stromversorgung EA PS 5000 A für Felder mit einem Wert der magnetischen Flussdichte B bis 111 mT und ein R&S HMP2020 für Sweeps bei schwachen Magnetfeldern mit einem Wert der magnetischen Flussdichte B kleiner 50 mT versorgten in den der Erfindung vorausgehenden Experimenten das Magnetfeldsystem zur Erzeugung des auf den Diamanten einwirkenden Magnetfelds mit Energie. Die Verwendung dieses Equipments ist eine beispielhafte Konfiguration und kann durch andere funktionsäquivalente Vorrichtungen ersetzt werden. Der in den beispielhaften Vorversuchen ca. 2 mm große Diamant war am Ende eines Lichtwellenleiters befestigt. Ein Goniometer (MEMSG) platzierte den Diamanten mit dem Lichtwellenleiter goniometrisch in der Mitte des Magnetfeldsystems und damit in der Mitte des Magnetfelds, wo dessen Homogenität besonders groß war. Eine optische Einkoppelvorrichtung koppelte die Pumpstrahlung der Pumpstrahlungsquelle in den Lichtwellenleiter ein. Das Laserlicht des besagten Lasers diente dabei als Pumpstrahlung, die beim Austritt aus dem Lichtwellenleiter in den Diamanten eindrang und dort im Diamanten die Abgabe der Fluoreszenzstrahlung (FL) durch die NV-Zentren anregte [16-20].
Der Lichtwellenleiter diente nicht nur zur Zuleitung der Pumpstrahlung in den Diamanten, sondern auch zum Zurücktransport der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren, die sich innerhalb des Diamanten befanden. Dabei führte der Schliff des Diamanten dazu, dass die im Volumen des Diamanten durch dessen NV-Zentren erzeugte Fluoreszenzstrahlung (FL) mit erhöhter Intensität an bestimmten Punkten des Diamanten austrat. Im Falle eines Brillanten ist ein solcher Punkt beispielsweise die Spitze des Brillanten. Andere Punkte des Brillanten sind ebenfalls geeignet und können durch eine Ray-Tracing Simulation durch einen Fachmann leicht berechnet werden. Somit sammelt der Lichtwellenleiter einen Teil der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren innerhalb des Diamanten. Der Lichtwellenleiter ist somit bevorzugt auch Teil eines optischen Extraktionssystems für die Fluoreszenzstrahlung, das die Fluoreszenzstrahlung (FL) sammelt und über einen dichroitischen Spiegel (cut-on bevorzugt bei 600 nm) auf einen Fotoempfänger (Fotodetektor (PD)) leitet, der das Intensitätssignal der Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfangssignal (S0) wandelt. In den Vorversuchen bei der Ausarbeitung der Erfindung war der Fotodetektor (PD) eine Fotodiode vom Typ Hamamatsu S5971. In den Vorversuchen war die beispielhafte Fotodiode zur Verbesserung der Robustheit gegen elektromagnetische Einstrahlungen zusammen mit einer Verstärkerelektronik, die bevorzugt ein einfacher Transimpedanzverstärker ist, auf einer weiteren Platine montiert. Der Verstärker wandelte das Empfangssignal (S0) in ein verstärktes Empfangssignal (S1). Zur Messung des vom Verstärker, hier dem beispielhaften Transimpedanzverstärker, gelieferten verstärkten Empfangssignals (S1), das typischerweise ein Spannungssignal mit einem zeitlichen Spannungsverlauf ist, wurde ein Lock-in-Verstärker verwendet. In den Vorversuchen zur Ausarbeitung dieser Erfindung wurde ein Lock-In-Verstärker (LIA) der Firma Zürich Instruments MFLI verwendet. In den Vorversuchen bei der Ausarbeitung der Erfindung versorgte eine abgeschirmte 12V Batterie als Energiereserve (BENG) den Laser als Pumpstrahlungsquelle (LD) und die Fotodiode, um das Rauschen zu minimieren, da elektrische Spannungsregler (SRG) in der Regel ein zu großes Rauschen aufweisen. Es wurde somit erfindungsgemäß erkannt, dass es sinnvoll ist, ein Quantenmesssystem in ersten Zeiträumen, in denen die Messung erfolgt, mittels einer Batterie oder eines Akkumulators als Energiereserve (BENG) mit elektrischer Energie zu versorgen und zu zweiten Zeiten den Akkumulator oder die Batterie über einen Spannungsregler (SRG) oder Stromregler oder ein anderes geeignetes Ladegerät zu laden, wobei bevorzugt das Ladegerät (SRG) zu den ersten Zeiten, beispielsweise durch einen elektrischen Schalter als Trennvorrichtung (TS) von dem Quantensystem getrennt ist. Ein solcher Schalter kann beispielsweise ein Transistor oder ein Relais oder ein MEMS-Relais sein. Statt der Batterie kann die Vorrichtung auch eine andere Speichervorrichtung für elektrische Energie, wie beispielsweise eine Spule oder ein Kondensator als Energiereserve (BENG) verwenden. Die Pumpstrahlungsquelle (LD) ist bevorzugt hinsichtlich ihrer Pumpstrahlungsintensität mit einem Modulationssignal (S5) intensitätsmoduliert. Bevorzugt ist das Modulationssignal (S5) ein gepulstes Signal, beispielsweise Signal mit Pulsamplitudenmodulation (PAM) oder ein PWM-Signal oder ein PDM-Signal oder ein PCM-Signal (Puls-Code-Modulation) oder ein mit einem Spreiz-Code moduliertes Signal oder ein mit einer Pulsfrequenzmodulation (PFM) moduliertes Signal oder ein mit einer Puls-Pausen-Modulation (PPM) moduliertes Signal oder dergleichen. Auch geeignet sind Signale mit einer Pulsphasenmodulation (PPM) oder einer Puls-Position-Modulation (PPM).
Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde ein gepulstes Signal mit einem 50% Tastgrad (Duty-Cycle) als beispielhaftes Modulationssignal (S5) verwendet. Ein beispielhafter Wellenformgenerator (WFG) (Keysight 33500B) erzeugte bei den Vorversuchen zur Ausarbeitung der Erfindung das beispielhafte Modulationssignal (S5) mit einer Pulsfrequenz von 375 kHz bzw. 250 kHz für die Scans des vollen Magnetfeldbereichs. Bei den Vorversuchen zur Ausarbeitung der Erfindung betrug die beispielhafte Verweilzeit für die Intensitätsmessung der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren des Diamanten pro Magnetfeldwert zwischen 1 ms und 3 ms exklusive einer vorherigen Einschwingzeit für das Magnetfeld. Wenn nicht anders angegeben, ist der Wert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) auf den Wert ohne ein angelegtes zu dem Diamanten externes Magnetfeld (B=0T) normiert. Im Folgenden wird der Terminus „Fehlausrichtung“ als Winkel relativ zur (111)-Richtung des Diamantgitters des Diamanten (HDNV) verwendet und für „ausgerichtete“ NV-Zentren sollte immer angenommen werden, dass ihre Symmetrieachse parallel zum extern zum Diamanten (HDNV) angelegten Magnetfeld liegt.
Der Lichtwellenleiter (LWL) kann übrigens polarisationserhaltend ausgeführt werden.
ERGEBNISSE DER VORVERSUCHE UND DISKUSSION
2 (2a der Voranmeldung DE 10 2021 114 589.9 ) zeigt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) über den gesamten, bei den Vorversuchen im Rahmen der Ausarbeitung der Erfindung untersuchten Magnetfeldbereich mit magnetischen Flussdichtewerten der magnetischen Flussdichte B zwischen 0 mT und 111 mT, wenn das extern zum Diamanten (HDNV) erzeugte Magnetfeld auf eine der vier äquivalenten NV-Richtungen ausgerichtet ist. Hierbei ist der Begriff „ausgerichtet‟ so zu verstehen, dass die Abweichung der Ausrichtung kleiner als 1° ist. Zum Vergleich ist das Ergebnis eines einfachen Modells dargestellt, das die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) eines Ensembles einer Vielzahl von gleichmäßig auf alle Richtungen verteilten NV-Zentren in einem Diamantgitter des Diamanten (HDNV) bei dem entsprechenden Magnetfeldvektor basierend auf der technischen Lehre der Referenz [9] berechnet. Die Form der Modellkurve ergibt sich daraus, dass bei Ausrichtung des Diamanten (HDNV) mit einer NV-Richtung entlang des äußeren Magnetfeldes die drei verbleibenden NV-Richtungen entsprechend der tetragonalen Symmetrie um einen Winkel von etwa 109° gegenüber dem Magnetfeldvektor gekippt sind. Daraus ergibt sich für dieses Sub-Ensemble eine zunehmende Vermischung der Spin-Zustände mit zunehmender Stärke der Flussdichte B des externen Magnetfelds. Da diese Vermischung die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) eines NV-Zentrums bestimmt, kommt es also zu einer Abnahme des der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) mit zunehmender Stärke der Flussdichte B des Magnetfelds, bis - abhängig von der optischen Anregungsleistung - eine Sättigung erreicht wird. Kurz gesagt, zeigt das Modell die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) eines Ensembles von ungestörten, einzelnen NV-Zentren [21]. Offensichtlich hat die gemessene Kurve des Intensitätsverlaufs der Fluoreszenzstrahlung (FL) der Vielzahl von gekoppelten NV-Zentren in Abhängigkeit vom Wert der Flussdichte B des externen magnetischen Feldes eines zum Diamanten (HDNV) externen Magnetfelds einige überraschende Eigenschaften, die durch dieses einfache Modell aus dem Stand der Technik nicht reproduzierbar sind.
Diese Unterschiede können für verschiedenste technische Zwecke erfasst, ausgewertet und verwendet werden.
Der Unterschied zwischen dem Modell und der Messung aus der Ausarbeitung dieser Erfindung ist in 3 (2b der Voranmeldung DE 10 2021 114 589.9 ) dargestellt. Ein ausgeprägter Abfall (im Vergleich zur Modellkurve) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ist bei 0 mT bis 10 mT, 34 mT, 51 mT, 59,5 mT und 102.4 mT mit einigen subtilen Unterstrukturen zu erkennen. Die hier vorgelegte Schrift bezeichnet die Intensitätsabfälle bei 0 mT bis 10 mT, 34 mT, 51 mT, 59,5 mT und 102.4 mT als Wert der magnetischen Flussdichte auch als Hauptfluoreszenzmerkmale. Die hier vorgelegte Schrift bezeichnet die besagten Unterstrukturen im Folgenden auch als Nebenfluoreszenzmerkmale. Die hier vorgelegte Schrift bezeichnet die Hauptfluoreszenzmerkmale und die Nebenfluoreszenzmerkmale auch als Fluoreszenzmerkmale als gemeinsamen Begriff. Die Erscheinung des Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) bei 102,4 mT kann dem Ground State Level Anti Crossing (GSLAC) von ausgerichteten NV-Zentren zugeordnet werden [22, 23]. Die Kopplung mit benachbarten ¹³C-Spins verursacht die Substrukturen der Nebenfluoreszenzmerkmale [10, 24]. Gegenüber dem Stand der Technik neu und für den Fachmann überraschend ist aber, dass diese Kopplung in Form der Nebenfluoreszenzmerkmale in einer Intensitätskurve der Fluoreszenzstrahlung (FL) einer Vielzahl von NV-Zentren ohne Mikrowellenansteuerung beobachtet und damit technisch wesentlich vereinfacht genutzt werden kann. Insbesondere ist deren Abstand in der Intensitätsfluoreszenzkurve fest.
Da die Umwandlungsrate von P1-Zentren in NV-Zentren bei der Herstellung der NV-Zentren im Diamanten (HDNV) nur im niedrigen Prozentbereich liegt, weist der beispielhafte Diamant der Vorversuche auch viele NV-P1-Paare mit einem Paarungsabstand unterhalb einer Schwelle, bei der eine Kreuzrelaxation (CR) auftritt, auf. Diese Schwelle der Stärke der magnetischen Flussdichte B des externen Magnetfelds liegt für ausgerichtete NV-Zentren bei etwa 51mT. Aufgrund der anisotropen Hyperfeinwechselwirkung des Elektronenspins des P1-Defekts mit seinem intrinsischen Kernstickstoffspin ergibt sich die beobachtete Aufspaltung der Erniedrigung (E_51,0) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (PL-Dip) [25-27]. Gegenüber dem Stand der Technik neu und für den Fachmann überraschend ist aber, dass diese Kopplung in einer Intensitätskurve der Fluoreszenzstrahlung einer Vielzahl von NV-Zentren in HD-NV-Diamanten (HDNV) ohne Mikrowellenansteuerung beobachtet und damit technisch genutzt werden kann.
Mit zunehmender NV-Dichte nimmt der mittlere Abstand zwischen ihnen ab, so dass ein nicht mehr zu vernachlässigendes Sub-Ensemble einen kritischen Abstand (einige nm) zu einem benachbarten NV-Zentrum unterschreitet. Wenn nur eines der beiden NV-Zentren eines solchen NV-Zentren-Paares ausgerichtet ist, kommt es bei einer Stärke der Flussdichte B des externen magnetischen Feldes vom etwa 59,5 mT zu einer CR zwischen ihnen und damit zu einer Reduzierung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung des ausgerichteten NV-Zentrums [28] in Form eines entsprechenden Fluoreszenzmerkmals (E_59.5,0). Wenn das Magnetfeld nicht perfekt auf eine NV-Achse ausgerichtet ist, ergeben sich drei Sub-Ensembles von Paaren mit unterschiedlichen Winkeln relativ zum ausgerichteten Magnetfeld.
Dementsprechend teilt sich dieses Fluoreszenzstrahlungsmerkmal in drei Vertiefungen in der Intensitätswertkurve der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von der Stärke der Flussdichte B des externen magnetischen Feldes auf (siehe z. B. 12 für 3° Versatz). Das Bemerkenswerte ist, dass diese Aufspaltung ohne Mikrowellenanregung erfolgt.
Eine weitere Konfiguration eines NV-NV-Paares liegt vor, wenn beide Konstituenten in die gleiche Richtung ausgerichtet sind. In diesem Falle sind sie magnetisch äquivalent. Dann werden bei einer Ausrichtung entlang des Magnetfeldes bei etwa 34 mT die Abstände der drei Spinzustands-Energieniveaus des ³A₂-Grundzustands gleich [29, 30]. Allerdings ist CR dieser beiden Übergänge (|m>:|0>↔|1> und |-1>↔|+1>) jedoch verboten, da der Spin bei diesem Flip-Flop-Prozess nicht erhalten ist. Erlaubt wird der Übergang, wenn die beteiligten Energieniveaufunktionen von reinen Zuständen (|0>,|±1>) zu Linienkombinationen der Triplett-Zustände wechseln. Dies geschieht zum einen, wenn die Ausrichtung der NV-Zentren nicht mehr mit der des äußeren Magnetfeldes übereinstimmt, oder zum anderen, wenn eine Störung der Zustände, wie eine Wechselwirkung mit mindestens einem anderen Spin, stattfindet. In der aus den Vorversuchen vorliegenden Messung ist die Ausrichtung der NV-Zentren gegenüber dem Magnetfeld besser als 1°, so dass die Beobachtung dieses Fluoreszenzstrahlungsmerkmals nur auf NV-NV CR zurückgeführt werden kann, wenn eine Wechselwirkung mit einem anderen Spin angenommen wird. 6 (2c der Voranmeldung DE 10 2021 114 589.9 ) zeigt einen detaillierten Scan dieses Merkmals. Für eine Analyse der Aufspaltung wurde ein linearer Hintergrund aus dem gemessenen Signal subtrahiert und mit einer symmetrischen Multi-Gauß-Funktion gefittet (7, 2d der Voranmeldung DE 10 2021 114 589.9 ). Die Ähnlichkeit der Resonanzstruktur mit dem GSLAC-Merkmal bei ca. 102 mT deutet darauf hin, dass es sich um eine Interaktion mit benachbarten ¹³C-Spins [10] handeln kann. Es sollte auch erwähnt werden, dass dieses Fluoreszenzstrahlungsmerkmal (E_34,0) nur bei moderaten Laserleistungen erwartet wird, so dass nur eines der beiden NV-Zentren im |0>-Zustand hyperpolarisiert war.
Für den Abfall der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei Werten der Flussdichte B des externen magnetischen Feldes von unter 10 mT, schlagen die Autoren dipolare Kopplungen zwischen benachbarten NV-Zentren, beispielsweise mit einem Abstand d ≤ 15 nm zwischen diesen beiden benachbarten NV-Zentren, vor [31, 32]. Bei genauerer Betrachtung zeigen sich jedoch weitere Substrukturen, die so nicht erklärt werden können (9, 2e der Voranmeldung DE 10 2021 114 589.9 ). Die Autoren haben versucht, diese Verminderungen der Fluoreszenzintensität (FL) durch verschiedene Modellrechnungen zu reproduzieren, wie z. B. CR von NV-P1, NV-NV oder sogar zwischen dem negativen und neutralen Ladungszustand des NV-Zentrums (NV^--NV⁰). Keines der Modelle konnte die beobachteten Resonanzen bei niedrigen Magnetfeldern (B < 14 mT) zufriedenstellend erklären. Somit bleibt der Ursprung dieser Fluoreszenzstrahlungsmerkmale (E_0,0) derzeit unbekannt.
Die 12, 13 (3a und 3c der Voranmeldung DE 10 2021 114 589.9 ) zeigen eine Reihe von Fluoreszenzstrahlungsmessungen für verschiedene Magnetfeldbereiche bei unterschiedlichen Versatzwinkeln. 12 (3a der Voranmeldung DE 10 2021 114 589.9 ) zeigt einen Ausschnitt (0° bis 10°) aus einer Messreihe von Versatzwinkeln bis zu 111° in 1° Schritten. Mit zunehmendem Winkel werden die oben beschriebenen Fluoreszenzstrahlungsmerkmale weniger stark ausgeprägt. Der winkelabhängige Fluoreszenzkontrast, d.h. der Unterschied zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Intensitätswertkurve, nimmt mit zunehmender Fehlausrichtung schnell ab, was auf eine Vermischung der Spinzustände der ursprünglich ausgerichteten NV-Zentren zurückgeführt werden kann.
Für die maximale Fluoreszenzstrahlungsintensität um 5 mT erscheinen Einbrüche bei ca. 40° und 60°, was durch eine Wiederannäherung einer zunächst nicht ausgerichteten NV-Achse an dem Magnetfeldvektor erklärt werden könnte.
Für den Magnetfeldbereich um 34 mT, in dem Auto-CP der NV-Zentren auftritt, wurden im Vorfeld der Erfindung detaillierte Messungen von -8° bis 8° Kippwinkel aufgenommen (13, 3c der Voranmeldung DE 10 2021 114 589.9 ). Daraus wurde dann die genaue Magnetfeldposition dieses Merkmals extrahiert. Dazu wurde für jeden Magnetfeldscan eine symmetrische Multi-Gauß-Funktion an die Kurve gefittet (vgl. 7, 2d der Voranmeldung DE 10 2021 114 589.9 ) und die resultierende Position als Funktion des Winkels aufgetragen (15, 3d der Voranmeldung DE 10 2021 114 589.9 ). Ein Vergleich mit numerisch berechneten Werten für die Eintauchposition zeigt eine grundsätzliche Übereinstimmung im Kurvenverlauf.
Allerdings weicht der berechnete Wert der Magnetfeldlage um 0,3mT von dem gemessenen Wert ab und auch die Krümmung der Kurven stimmt nicht exakt überein. Der Grund dafür könnte sein, dass bei der Berechnung die Kopplung mit zusätzlichen Spins, wie z. B. ¹³C-Spins, nicht berücksichtigt wurde. Außerdem ist bekannt, dass in Diamanten starke innere Spannungen auftreten können, die zu einer Verschiebung der Energieniveaus und damit auch der energetischen Resonanzen führen, die zur CR führen. Aufgrund der Geometrie und der optischen Absorption der Probe ist es nicht möglich, optische Kreuzpolarisationsmessungen durchzuführen, die auf innere Spannungen hinweisen könnten, so dass wir dies bei der gemessenen Probe nicht ausschließen können.
Zusammenfassung der Ergebnisse der Vorversuche und Ausblick
Ein NV-reicher Diamant (HD-NV-Diamant) wurde durch Elektronenbestrahlung hergestellt und am Ende einer optischen Faser angebracht. Mittels Lock-in-Technik konnte Fotolumineszenz winkelabhängig bei Magnetfeldern zwischen 0 mT und 111 mT aufgezeichnet werden. Dabei wurden Kopplungen mit verschiedenen Nachbarspins durch Vergleich mit einem Fluoreszenzmodel für ein Ensemble einer Vielzahl von einzelnen NV-Zentren sichtbar. Neben der GSLAC und der Kopplung mit benachbarten P1-Zentren konnte in den Vorversuchen auch eine Kopplung zwischen NV-Zentren nachgewiesen werden. Durch die Wahl moderater Bestrahlungsleistungen konnte neben der Kopplung von magnetisch äquivalenten NV-Zentren auch die Kopplung von magnetisch inäquivalenten NV-Zentren gezeigt werden.
Gruppe I: Messung des Kippwinkels mittels eines richtungseinstellbaren Magnetfelds
Für den Magnetfeldbereich unterhalb von ca. 10 mT zeigen sich weitere Einbrüche in den Fluoreszenzmessungen, für die im Stand der Technik kein einfaches Modell mit den oben genannten Spins gefunden werden konnte. In zukünftigen Untersuchungen sollten Multi-Spin-Wechselwirkungen als Ursache für die unerklärten Fluoreszenzmerkmale nicht ausgeschlossen werden. Insbesondere die Möglichkeit von Drei-Spin-Kopplung zwischen NV-NV-P1 oder NV-P1-P1 ergibt sich möglicherweise bei sehr hohen NV-Dichten.

Fluoreszenzmerkmale im Sinne der hier vorgelegten Schrift sind beispielsweise die folgenden Fluoreszenzmerkmale eines HD-NV-Diamanten bzw. Eines HD-NV-Diamantbereiches.

Nummer	9.5mT Paar Nr.	ca. Position in mT	Typ	Fluoreszenzmerkmalskategorie
E_0,0	0	0,00 mT	min	Hauptfluoreszenzmerkmal
E_9.5,8a	8	5,91 mT	left edge	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,7a	7	6,70 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,6a	6	6,95 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,5a	5	7,21 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,4a	4	7,85 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,3a	3	8,12 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,2a	2	8,43 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,1a	1	8,82 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,0	0	9,38 mT	min	Hauptfluoreszenzmerkmal
E_9.5,1b	1	10,05 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,2b	2	10,55 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,3b	3	11,10 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,4b	4	11,60 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,5b	5	11,89 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_9.5,6b	6	12,12 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,11a	11	31,22 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,10a	10	31,67 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,9a	9	31,78 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,8a	8	32,00 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,7a	7	32,25 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,6a	6	32,63 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,5a	5	32,72 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,4a	4	32,96 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,3a	3	33,24 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,2a	2	33,53 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,1a	1	33,65 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,0	0	33,98 mT	min	Hauptfluoreszenzmerkmal
E_34,1b	1	34,28 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,2b	2	34,38 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,3b	3	34,72 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,4b	4	34,97 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,5b	5	35,24 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,6b	6	35,35 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,7b	7	35,74 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,8b	8	36,03 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,9b	9	36,30 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,10a	10	36,44 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,11b	11	36,67 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,12b	12	36,80 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_34,13b	13	36,97 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_51,0	0	51,00 mT	min	Hauptfluoreszenzmerkmal
E_59.5,0	0	59,50 mT	min	Hauptfluoreszenzmerkmal
E_102.4,9a	9	97,10 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,8a	8	97,60 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,7a	7	98,00 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,6a	6	98,40 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,5a	5	98,90 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,4a	4	99,50 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,3a	3	100,10 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,2a	2	101,10 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,1a	1	101,80 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,0	0	102,40 mT	min	Hauptfluoreszenzmerkmal
E_102.4,1b	1	103,10 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,2b	2	103,80 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,3b	3	104,80 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,4b	4	105,50 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,5b	5	106,10 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,6b	6	106,60 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,7b	7	107,00 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,8b	8	107,30 mT	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
E_102.4,9b	9	107,70 mT	max	Nebenfluoreszenzmerkmal

Die Werte dieser Tabelle sind den beigefügten Zeichnungen entnommen. Die hier vorgelegte Schrift empfiehlt im Falle der Nacharbeit ausdrücklich eine Nachmessung der relevanten Fluoreszenzmerkmale in Erwägung zu ziehen, um ggf. mögliche Ablesefehler etc. auszuschließen und die maximale Auflösung zu erreichen.
Als Anwendung der beobachteten Effekte wird hier Verfahren zur Erfassung eines Kippwinkels mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:

• Bereitstellen eines HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) mit einer gegenüber dem HD-NV-Diamanten (HDNV) einem um den Kippwinkel gegenüber dem Diamanten mechanisch oder elektrisch verkippbaren magnetischen Feld mit einer magnetischen Flussdichte (B) mit einer Richtung der magnetischen Flussdichte (B);
• Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB);
• Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• gekennzeichnet dadurch
• dass die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) am Ort des HD-NV-Diamanten (HDNV) ein Magnetfeld bei einem Kippwinkel von 0° eine magnetische Flussdichte (B) erzeugt, die einer magnetischen Flussdichte (B) entspricht, die zu einem Intensitätsabfall der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals führt und
• wobei ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Kurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des HD-NV-Diamanten ist, das durch den charakteristischen Betrag der magnetischen Flussdichte (B) an diesem charakteristischen Extremum gekennzeichnet ist, und
• dass die Änderung des Kippwinkels abweichend von einem Kippwinkel von 0° zur einer Zunahme der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einem Kippwinkel von 0° führt.

Da die Intensität der Fluoreszenzstrahlung von der Nachleuchtdauer abhängt, kann das Verfahren zur Erfassung eines Kippwinkels mit den Schritten auch in analoger Weise etwas anders durchgeführt werden:

• Bereitstellen eines HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) mit einem einer gegenüber dem HD-NV-Diamanten (HDNV) um den Kippwinkel gegenüber dem HD-NV-Diamanten (HDNV) mechanisch oder elektrisch verkippbaren magnetischen Feld mit einer magnetischen Flussdichte (B) mit einer Richtung der magnetischen Flussdichte (B);
• Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit modulierter Pumpstrahlung (LB), wobei die modulierte Pumpstrahlung (LB) mit einer Modulation in ihrer Intensität in ihrem zeitlichen Verlauf moduliert ist;
• Erfassen einer eines zeitlichen Verlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten;
• Ermitteln der zeitlichen Verzögerung der erfassten Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten gegenüber der der Modulation der modulierten Pumpstrahlung (LB) aus dem erfassten zeitlichen Verlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die erfasste zeitliche Verzögerung der erfassten Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten als Verzögerungswert;

• dass die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) am Ort des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei einem Kippwinkel von 0° ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B) erzeugt, die einer magnetischen Flussdichte entspricht, die zu einem Verzögerungswertanstieg des Verzögerungswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals führt,
• wobei ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Kurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des HD-NV-Diamanten ist, dass durch den Betrag der magnetischen Flussdichte an diesem Extremum gekennzeichnet ist, und
• dass die Änderung des Kippwinkels abweichend von einem Kippwinkel von 0° zur einer Verzögerungswertabnahme des Verzögerungswerts der Fluoreszenzstrahlung (B) gegenüber dem Verzögerungswert der Fluoreszenzstrahlung bei einem Kippwinkel von 0° führt.

Wenn also in dieser Schrift von der Erfassung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) die Rede ist, so sind immer damit zwei mögliche Realisierungen gemeint. Zum Ersten kann ganz einfach der Wert der Energieamplitude der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren als Wert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) verwendet werden. Es ist bekannt ist, dass bei Verwendung einer mit einer Modulation modulierten Pumpstrahlung (LB) dieser Wert der Energieamplitude der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren sich gleichzeitig in einer Phasenverschiebung des zeitlichen Verlaufs der daraus folgenden Modulation der Amplitude der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren äußert. Hierbei zeigt sich diese Phasenverschiebung als Verzögerung. Bei größeren Intensitäten der Fluoreszenzstrahlung (FL) ist die Phasenverschiebung kleiner und bei kleineren größer. Daher kann eine Messung der Fluoreszenzintensität (FL) zum Zweiten über eine Messung der Verzögerungszeit der Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5) erfolgen. Die Modulation des Modulationssignals (S5) kann beispielsweise die Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) beeinflussen und/oder bestimmen. Ist in dieser Schrift von einer Messung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) die Rede so kann diese also auf diese zwei Arten erfolgen, die dann ggf. von den Ansprüchen auch umfasst sind, wenn diese eine Intensitätsmessung oder -erfassung fordern oder vorsehen.
Dem oben angegebenen Verfahren entspricht eine vorschlagsgemäße Vorrichtung zur Erfassung eines Kippwinkels. Eine solche Vorrichtung umfasst bevorzugt einen HD-NV-Diamanten (HDNV), eine Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), eine Pumpstrahlungsquelle (LD), einen Fotodetektor (PD) und eine Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) und weitere Teilvorrichtungen umfassen. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die Beschreibung der 1 und die technische Lehre der WO 2021 013 308 A1 . Die Pumpstrahlungsquelle (LD) bestrahlt bei Betrieb der Vorrichtung den HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB). Der HD-NV-Diamant (HDNV) emittiert dann Fluoreszenzstrahlung (FL). Der Fotodetektor (PD) erfasst dann die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) und bildet in Abhängigkeit von der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein Empfangssignal (S0). Typischerweise repräsentiert der zeitliche Verlauf des Werts des Empfangssignals (S0) den zeitlichen Verlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL), die den Fotodetektor (PD) trifft. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung Mittel, beispielsweise einen optischen Filter (F1), die verhindern, dass Pumpstrahlung (LB) direkt den Fotodetektor (PD) trifft. Bevorzugt ist ein solcher Filter (F1) in ausreichendem Maße transparent für Strahlung mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge der Fluoreszenzstrahlung (FL) und in ausreichendem Maße intransparent für Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge der Pumpstrahlung (LB). Bevorzugt sollte eine optische Barriere den Fotodetektor (PD) und den optischen Filter (F1) gegen Fremdlicht abschirmen. Beispielsweise kann eine Lackschicht eine solche Barriere bilden, wenn der optische Filter (F1) und der Fotodetektor (PD) eine Einheit bilden. Die Auswerteinheit, insbesondere ein Lock-In-Verstärker (LIA) der Auswerteeinheit, bildet aus dem Empfangssignal (S0) einen Messwert für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV). Typischerweise bildet die Auswerteinheit aus der zeitlichen Folge der Werte des Empfangssignals (S0) eine zeitliche Messwertfolge der Messwerte für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV). Der Messwert kann ein Parameterwert eines Ausgangssignals der Auswerteinheit (LIA) sein. Eine Messwertfolge kann eine Parameterwertfolge eines Ausgangssignals der Auswerteinheit (LIA) sein. Die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) erzeugt in dieser Variante ein um den Kippwinkel gegenüber dem HD-NV-Diamanten (HDNV) mechanisch oder elektrisch verkippbares magnetisches Feld mit einer Flussdichte (B). Die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) erzeugt dabei am Ort des HD-NV-Diamanten (HD-NV) bei einem Kippwinkel von 0° ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B), die einer magnetischen Flussdichte (B) entspricht, die zu einer Betragsminderung des Messwerts infolge eines Intensitätsabfalls der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals führt. Die hier vorgelegte Schrift versteht ein Fluoreszenzmerkmal dabei als ein Extremum der Kurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des HD-NV-Diamanten (HDNV). Ein solches Fluoreszenzmerkmal ist dabei typischerweise durch den Betrag der magnetischen Flussdichte an diesem Extremum gekennzeichnet. Die Änderung des Kippwinkels abweichend von einem Kippwinkel von 0° führt dann zur einer Betragszunahme des Messwerts infolge der Zunahme der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einem Kippwinkel von 0°. Somit stellt dann der Messwert einen Wert dar, der von dem Kippwinkel abhängt.
Wie zuvor lässt sich in analoger Weise eine Vorrichtung zur Erfassung eines Kippwinkels angeben, die auf einer Auswertung der zeitlichen Verzögerung des zeitlichen Intensitätswertverlaufs der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) ergibt. Die vorgeschlagene zweite Vorrichtung umfasst bevorzugt wieder einen HD-NV-Diamanten (HDNV), eine Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), eine Pumpstrahlungsquelle (LD), einen Fotodetektor (PD) und eine Auswerteeinheit, die wieder insbesondere einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) umfassen kann. Wieder bestrahlt die Pumpstrahlungsquelle (LD) zumindest zweitweise den HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) bestrahlt. Im Gegensatz zur vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist nun jedoch die Intensität der Pumpstrahlung (LB) zeitlich mit einer Modulation moduliert. Dies ist notwendig, damit eine Messvorrichtung die Verzögerung des zeitlichen Intensitätswertverlaufs der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) überhaupt messen kann. Der HD-NV-Diamant (HDNV) emittiert nun eine Fluoreszenzstrahlung (FL, die mit diesem Modulationssignal phasenverschoben moduliert ist. Der Fotodetektor (PD) erfasst den zeitlichen Verlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV). Der Fotodetektor (PD) bildet dann in Abhängigkeit von der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein Empfangssignal (ES) mit einem zeitlichen Verlauf des Intensitätswerts der erfassten Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV). Der zeitliche Werteverlauf dieses Empfangssignals (ES) gibt den zeitlichen Verlauf des Intensitätswerts der erfassten Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) im Wesentlichen typischer Weise wieder. Die Auswerteinheit bildet aus dem Empfangssignal (ES) einen Messwert für die zeitliche Verzögerung des zeitlichen Verlaufs des Intensitätswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber dem zeitlichen Verlauf der Modulation der Pumpstrahlung (LB). Der Messwert kann dabei ein Parameterwert eines Ausgangssignals der Auswerteinheit (LIA) sein. Die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) erzeugt ein um den Kippwinkel gegenüber dem HD-NV-Diamanten (HDNV) mechanisch oder elektrisch verkippbares magnetisches Feld mit einer richtungsbehafteten magnetischen Flussdichte (B). Die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) erzeugt am Ort des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei einem Kippwinkel von 0° ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B), die einer magnetischen Flussdichte entspricht, die zu einem Anstieg der des Messwerts der Verzögerung der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals führt. Ein Fluoreszenzmerkmal ist im Sinne der hier vorgestellten technischen Lehre dieser Schrift ein Extremum der Kurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des HD-NV-Diamanten (HDNV). Der Betrag der magnetischen Flussdichte (B) an diesem Extremum kennzeichnet das betreffende Fluoreszenzmerkmal. Eine Änderung des Kippwinkels von einem Kippwinkel von 0° zu einem von einem Kippwinkel abweichend von dem Kippwinkel von 0° führt vorschlagsgemäß zu einer Abnahme des Messwerts der zeitlichen Verzögerung des Intensitätsverlaufs der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber dem Messwert der zeitlichen Verzögerung des Intensitätsverlaufs der Fluoreszenzstrahlung bei einem Kippwinkel von 0°. Der Messwert der zeitlichen Verzögerung der Modulation des Intensitätsverlaufs der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der zeitlichen Modulation der Pumpstrahlung (LB) stellt somit vorschlagsgemäß einen Wert darstellt, der von dem Kippwinkel abhängt. Daher schlägt die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift vor, diesen Messwert der zeitlichen Verzögerung der Modulation des Intensitätsverlaufs der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der zeitlichen Modulation der Pumpstrahlung (LB) als Messwert des Kippwinkels zu verwenden.
Gruppe II: Messung des Kippwinkels mittels eines richtungseinstellbaren Kristalls
Im Gegensatz zu dem in der Gruppe I beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen beschreibt der nun folgende Abschnitt Verfahren und Vorrichtungen, bei denen beispielsweise eine Ausrichtvorrichtung den Kristall mit den paramagnetischen Zentren, also beispielsweise den NV-Zentren, gegenüber dem Gehäuse und dem Magnetfeld verkippt.
Als erstes beschreibt die hier vorgelegte Schrift hierzu ein Verfahren zur Erfassung eines Kippwinkels mit den Schritten:

• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
• Bereitstellen eines Diamanten (HDNV);
• Bestrahlen des Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB);
• Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des paramagnetischen Zentrums des Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des paramagnetischen Zentrums des Diamanten (HDNV);

Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass zwischen der Richtung der paramagnetischen Zentren, insbesondere der NV-Zentren, und der Richtung der magnetischen Flussdichte B ein Kippwinkel besteht. Die die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) am Ort des HD-NV-Diamanten (HDNV) erzeugt bevorzugt ein Magnetfeld bei einem Kippwinkel von 0° mit einer magnetischen Flussdichte (B), die einer magnetischen Flussdichte B entspricht, die zu einem maximalen Intensitätsabfall der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals führt. Die hier vorgelegte Schrift nimmt also an, dass die Konstruktion, Herstellung und/oder Inbetriebnahme der Vorrichtung nun das Magnetfeld zuvor bereits optimal ausgerichtet hat. Wie zuvor ist im Sinne der hier vorgelegten Schrift ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Kurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des HD-NV-Diamanten. Dieses Fluoreszenzmerkmal ist wie zuvor typischerweise durch den Betrag der magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet. Bei einem Kippwinkel von 0° zwischen der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) und der Richtung der betreffenden paramagnetischen Zentren ist der erfasste Intensitätsabfall der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) typischerweise maximal. Eine Änderung des Kippwinkels des Magnetfelds von einem Kippwinkel des Magnetfelds von 0° zu einem Kippwinkel abweichend von dem Kippwinkel von 0° führt typischerweise zur einer Zunahme der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einem Kippwinkel von 0°.
Der bereitgestellte Diamant umfasst bei diesem Verfahren ein paramagnetisches Zentrum oder mehrere paramagnetische Zentren oder ein Paar gekoppelter paramagnetischer Zentren oder eine Mehrzahl von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren oder Cluster paramagnetischer Zentren. Bevorzugt kann es sich bei den paramagnetischen Zentren um ein oder mehrere NV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere SiV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere NV-Zentren-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere SiV-Zentren-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren-Paare in Diamant handeln. Auf das Buch von A.M. Zaitsev „Optical Properties of Diamond, A Data Handbook“, Springer 2001 ISBN 978-3-662-04548-0 wird hier verwiesen. Der Diamant (HDNV) ist nun gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen ersten Vorrichtungskippwinkel (α) um eine erste X-Kippachse (AXx) mechanisch oder elektrisch drehbar gelagert. Des Weiteren ist der Diamant (HDNV) bevorzugt, aber nicht notwendigerweise gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen zweiten Vorrichtungskippwinkel (β) um eine zweite Y-Kippachse (AXy) mechanisch oder elektrisch drehbar gelagert. Außerdem ist der Diamant (HDNV) bevorzugt aber nicht notwendiger Weise gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen dritten Vorrichtungskippwinkel (γ) um eine dritte Z-Kippachse (AXz) mechanisch oder elektrisch drehbar gelagert. Im Sinne dieser Schrift können gleichzeitige translatorische Bewegungen und/oder Bewegungsmöglichkeiten ggf. möglich sein. Eine Hexapod-Montierung des Diamanten würde also diese Bedingungen ebenfalls erfüllen.
In analoger Weise lässt sich nun ein Verfahren zur Erfassung eines Kippwinkels angeben, bei der eine Ausrichtvorrichtung den Kristall mit den paramagnetischen Zentren mechanisch nachführt und bei der eine Auswertevorrichtung die Verzögerung der Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung auswertet. Solche Regelungen gaben gegenüber der reinen Amplitudenregelung den Vorteil, dass bei der Verzögerungszeitmessung die zeitliche Different eines Referenzsignals gegenüber dem Empfangssignal (S0) auf 0s ausgeregelt werden kann, was regelungstechnisch die Auflösung um ca. eine Größenordnung typischerweise verbessert. Die hier vorgelegte Schrift verweist hier in diesem Zusammenhang auf die Schrift WO 2017 148 772 A1 . Ein solchermaßen modifiziertes Verfahren zur Erfassung eines Kippwinkels umfasst bevorzugt die Schritte:

• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
• Bereitstellen eines Diamanten (HDNV);
• wobei der Diamant ein paramagnetisches Zentrum umfasst und
• Bestrahlen des Diamanten (HDNV) mit modulierter Pumpstrahlung (LB);
• Erfassen einer eines zeitlichen Verlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des paramagnetischen Zentrums des Diamanten;
• Ermitteln der zeitlichen Verzögerung der erfassten Fluoreszenzstrahlung (FL) des paramagnetischen Zentrums des Diamanten (HDNV) gegenüber der der Modulation der modulierten Pumpstrahlung (LB) aus dem erfassten zeitlichen Verlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des paramagnetischen Zentrums des Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die erfasste zeitliche Verzögerung der erfassten Fluoreszenzstrahlung (FL) des paramagnetischen Zentrums des Diamanten als Verzögerungswert.

Das Verfahren zeichnet sich vorschlagsgemäß dadurch aus, dass zwischen der Richtung der paramagnetischen Zentren, insbesondere der NV-Zentren, und der Richtung der magnetischen Flussdichte B ein Kippwinkel besteht. Die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) erzeugt wieder am Ort des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei einem Kippwinkel von 0° ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B). Dabei entspricht diese magnetische Flussdichte (B) dann bevorzugt einer solchen magnetischen Flussdichte (B), die zu einem Verzögerungswertanstieg des erfassten Verzögerungswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals führt. Im Sinne dieser Schrift ist dann ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Kurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des HD-NV-Diamanten. Das Fluoreszenzmerkmal ist dabei typischerweise durch den Betrag der magnetischen Flussdichte an diesem Extremum gekennzeichnet. Bei einem Kippwinkel von 0° zwischen der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) und der Richtung der betreffenden paramagnetischen Zentren ist der erfasste Verzögerungswert typischerweise maximal. Eine Änderung des Kippwinkels von einem Kippwinkel von 0° zu einem neuen Kippwinkel abweichend von dem Kippwinkel von 0° führt dann zur einer Verzögerungswertabnahme des Verzögerungswerts der Fluoreszenzstrahlung (B) gegenüber dem Verzögerungswert der Fluoreszenzstrahlung bei einem Kippwinkel von 0°.
Der bereitgestellte Diamant umfasst auch bei diesem Verfahren ein paramagnetisches Zentrum und/oder mehrere Paramagnetische Zentren und/oder einen Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein gekoppeltes Paar paramagnetischer Zentren und/oder mehrere gekoppelte Paare paramagnetischer Zentren und/oder einen Cluster von gekoppelten Paaren paramagnetischer Zentren. Bevorzugt handelt es sich bei dem paramagnetischen Zentrum um ein oder mehrere NV-Zentren in Diamant oder ein oder mehrere ST1-Zentren in Diamant oder ein oder mehrere SiV-Zentren oder ein oder mehrere GeV-Zentren in Diamant oder ein oder mehrere TR12-Zentren in Diamant oder ein oder mehrere gekoppelte NV-Zentren-Paare in Diamant oder ein oder mehrere gekoppelte ST1-Zentren-Paare in Diamant oder ein oder mehrere gekoppelte TR12-Zentren-Paare in Diamant oder ein oder mehrere gekoppelte SiV-Zentren-Paare in Diamant oder ein oder mehrere gekoppelte GeV-Zentren-Paare in Diamant. Der Diamant (HDNV) ist nun gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen ersten Vorrichtungskippwinkel (α) um eine erste X-Kippachse (AXx) mechanisch oder elektrisch drehbar gelagert. Des Weiteren ist der Diamant (HDNV) bevorzugt, aber nicht notwendigerweise gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen zweiten Vorrichtungskippwinkel (β) um eine zweite Kippachse (AXy) mechanisch oder elektrisch drehbar gelagert. Außerdem ist der Diamant (HDNV) bevorzugt aber nicht notwendiger Weise gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen dritten Vorrichtungskippwinkel (γ) um eine dritte Kippachse (AXz) mechanisch oder elektrisch drehbar gelagert. Im Sinne dieser Schrift können gleichzeitige translatorische Bewegungen und/oder Bewegungsmöglichkeiten ggf. möglich sein. Eine Hexapod-Montierung des Diamanten würde also diese Bedingungen ebenfalls erfüllen. Die modulierte Pumpstrahlung (LB) ist nun mit einer Modulation in ihrer Intensität in ihrem zeitlichen Verlauf moduliert. Dies ermöglicht wieder erst die Erfassung einer Phasenverschiebung oder einer zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB). Beispielsweise kann es sich um eine Pulsmodulation handeln. Beispielsweise kann es sich um eine Puls-Weiten-Modulation (Abkürzung PWM-Modulation) handeln. Bekannt sind aber auch beispielsweise Pulsamplitudenmodulation (PAM), Puls-Code-Modulation (PCM), Pulsfrequenzmodulation (PFM), Puls-Pausen-Modulation (PPM), Pulsphasenmodulation (PPM), Puls-Position-Modulation (PPM). Von besonderer Wichtigkeit bei den Messverfahren der technischen Lehre dieser Schrift ist insbesondere die Puls-Code-Modulation (PCM). Die Verfahren und Vorrichtungen der hier vorgelegten technischen Lehre setzen bevorzugt Spreiz-Codes als PCM-Modulations-Codes ein. Bevorzugt handelt es sich um einen zufälligen Spreiz-Code wie er beispielsweise von sogenannten TRNG-Generatoren erzeugt wird. Dies hindert Angreifer an einer Störung des Messergebnisses durch sogenannte Side-Channels. Typischerweise erzeugt ein Wellenformgenerator (WFG) mit frei programmierbarer Wellenform dein Modulationssignal mit der gewünschten Modulation. Dieses Modulationssignal steuert dann die Pumpstrahlungsquelle (LD), die dann typischerweise eins entsprechend modulierte Pumpstrahlung (LB) auf den Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren (NV) einstrahlt. Der Wellenformgenerator (WFG) stellt bevorzugt dieses Modulationssignal auch der Auswertevorrichtung zur Verfügung. Der Kristall mit den paramagnetischen Zentren emittiert durch die Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) die modulierte Fluoreszenzstrahlung (FL). Der Fotodetektor erfasst diese modulierte Fluoreszenzstrahlung (FL) und wandelt diese in ein moduliertes Empfangssignal (S0). Die Auswertevorrichtung ermittelt aus dem Modulationssignal und dem Empfangssignal (S0) einen Wert oder Werteverlauf der zeitlichen Verzögerung der Modulation des Empfangssignals (S0) gegenüber der Modulation des Modulationssignals.
In einer Weiterbildung der beiden vorangehend beschriebenen Verfahren umfasst das paramagnetische Zentrum ein oder mehrere NV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere SiV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte NV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte SiV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte GeV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte ST1-Zentrums-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte TR12-Zentrums-Paare und/oder ein oder mehrere Pare aus gekoppelten paramagnetischen Zentren. Generell geht die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift davon aus, das paramagnetische Zentrum ein oder mehrere NV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere SiV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte NV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte SiV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte GeV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte ST1-Zentrums-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte TR12-Zentrums-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare aus paramagnetischen Zentren umfassen kann.
Die beiden vorbeschriebenen Verfahren und ihre Weiterbildung ermöglichen die Bestimmung von Kippwinkeln einer entsprechenden Vorrichtung gegenüber einer Magnetfeldquelle mit hoher Genauigkeit, wobei die Vorrichtung das jeweilige Verfahren dann ausführt.
Dem ersten der zwei unmittelbar zuvor beschriebenen Verfahren entspricht somit eine Vorrichtung zur Erfassung eines Kippwinkels. Diese Vorrichtung weit typischerweise wieder einen Diamanten (HDNV), eine Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), eine Pumpstrahlungsquelle (LD), einen Fotodetektor (PD), eine Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) und eine Auswerteeinheit auf. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) umfassen. Wie zuvor nehmen wir wieder an, dass der Diamant ein paramagnetisches Zentrum aufweist. Die Pumpstrahlungsquelle (LD) bestrahlt den HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp). Das paramagnetische Zentrum des Diamanten (HDNV) emittiert daraufhin Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl). Der Fotodetektor (PD) erfasst die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des paramagnetischen Zentrums des Diamanten (HDNV). Der Fotodetektor (PD) bildet in Abhängigkeit von der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein Empfangssignal (S0). Der zeitliche Werteverlauf des Empfangssignals (S0) spiegelt dabei typischerweise den zeitlichen Werteverlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL), die den Fotodetektor (PD) trifft, wider. Die Auswerteinheit bildet aus dem Werteverlauf des Empfangssignals (S0) einen Messwert und/oder einen zeitlichen Messwertverlauf für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des paramagnetischen Zentrums des Diamanten (HDNV) bzw. für den Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) des paramagnetischen Zentrums des Diamanten (HDNV). Besonders bevorzugt umfasst die Auswertevorrichtung einen Lock-In-Verstärker (LIA) und/oder eine andere Form eines Korrelators oder eines Synchrondemodulators. Die Auswertevorrichtung ist typischerweise so gestaltet, dass sie die Anteile des Modulationssignals, mit dem die Pumpstrahlungsquelle (LD) moduliert ist, in dem Empfangssignal (S0) bestimmt. Die Auswertevorrichtung kann daher auch ein Matched-Filter oder ein Optimalfilter umfassen, das auf ein vorbestimmtes Modulationssignal optimiert ist. Auch kann die Auswerteeinheit ein Schätzfilter, insbesondere ein Kalman-Filter umfassen, dass die ermittelten Intensitäts- und Verzögerungswerte zu gefilterten Intensitäts- und Verzögerungswerten filtert. Diese möglichen Merkmale der Auswerteeinheit sind in der gesamten hier vorgelegten Schrift sinngemäß anwendbar.
Der Messwert kann somit ein Parameterwert eines Ausgangssignals der Auswerteinheit (LIA) sein. Die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) kann wieder bevorzugt den Diamanten (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen ersten Vorrichtungskippwinkel (α) um eine erste X-Kippachse (AXx) mechanisch oder elektrisch verdrehen. Die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) kann wieder bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, den Diamanten (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen zweiten Vorrichtungskippwinkel (β) um eine zweite Kippachse (AXy) mechanisch oder elektrisch verdrehen. Die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) kann wieder bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, den Diamanten (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen dritten Vorrichtungskippwinkel (γ) um eine dritte Kippachse (AXz) mechanisch oder elektrisch verdrehen. Die Ausrichtungsvorrichtung ist also bevorzugt im Sinne dieser Schrift, sofern vorhanden, bevorzugt immer ein Einkreis-, Zweikreis- oder Dreikreis-Goniometer (MEMSG). Darüber hinaus kann die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) optional ggf. den Diamanten (HDNV) gleichzeitig translatorisch in eine oder mehr Richtungen bewegen. Ein Hexapod kann dementsprechend ebenfalls als Ausrichtungsvorrichtung in Frage kommen. Auch kann es sich bei einer Ausrichtungsvorrichtung im Sinne der hier vorgelegten Schrift um eine Kombination aus einem ein-, Zwei- oder Dreikreis-Goniometer (MEMSG) einerseits mit einer ein-, zwei- oder dreidimensionalen linearen Verschiebevorrichtung, beispielsweise einem xyz-Kreuztisch, andererseits handeln. Zwischen der Richtung des paramagnetischen Zentrums und der Richtung der magnetischen Flussdichte B besteht dann ein Kippwinkel. Die hier vorgelegte Schrift definiert den Kippwinkel dabei so, dass die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) am Ort des HD-NV-Diamanten (HD-NV) bei einem Kippwinkel von 0° ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B) erzeugt, die einer magnetischen Flussdichte (B) entspricht, die zu einer maximalen Betragsminderung des Messwerts infolge eines Intensitätsabfalls der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals führt. Bei einem Kippwinkel von 0° und einer geeigneten magnetischen Flussdichte B am Ort des paramagnetischen Zentrums bzw. des Kristalls ist die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) also minimal und die zeitliche Verzögerung einer Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. des zugehörigen Modulationssignals (S5) maximal. Wie bereits mehrfach beschrieben, handelt es sich bei einem Fluoreszenzmerkmal um ein Extremum der Kurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des HD-NV-Diamanten (HDNV) ist. Ein Fluoreszenzmerkmal im Sinne der hier vorgelegten Schrift ist durch den Betrag der magnetischen Flussdichte (B) an diesem Extremum gekennzeichnet. Eine Änderung des Kippwinkels beispielsweise mittels der Ausrichtvorrichtung von einem Kippwinkel von 0° zu einem Kippwinkel abweichend von dem Kippwinkel von 0° führt daher zur einer Betragszunahme des Messwerts infolge der Zunahme der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einem Kippwinkel von 0°. Somit stellt der Messwert einen Wert dar, der von dem Kippwinkel abhängt. Der Messwert entspricht somit einem Messwert des Kippwinkels.
Dem zweiten der zwei unmittelbar zuvor beschriebenen Verfahren entspricht somit eine zweite Vorrichtung zur Erfassung eines Kippwinkels, die nun aber auf der Erfassung der Verzögerungszeit des zeitlichen Verlaufs der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) und/oder des Modulationssignals beruht. Diese zweite Vorrichtung zur Erfassung eines Kippwinkels umfasst typischerweise einen Diamanten. Der Diamant ist bevorzugt ein HD-NV-Diamant (HDNV) oder ein Diamant mit einem Bereich, der einem HD-NV-Diamant entspricht, also ein HD-NV-Diamantbereich ist. Diese zweite Vorrichtung umfasst wieder bevorzugt eine Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), eine Pumpstrahlungsquelle (LD), einen Fotodetektor (PD) und eine Auswerteeinheit. Die obigen Ausführungen zur Auswerteinheit reffen auch hier zu. Die Auswerteeinheit umfasst bevorzugt wieder einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA). Bevorzugt erfasst der Lock-in-Verstärker (LIA) nicht nur die Amplitude, sondern auch die Phase, also die zeitliche Verzögerung, der Modulation des Empfangssignals (S0) des Fotodetektors (PD) gegenüber der Modulation des Modulationssignals mit dem die Intensität der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungsquelle (LD) moduliert ist. Ein Wellenformgenerator (WFV) mit bevorzugt frei programmierbarer Wellenform erzeugt ein Modulationssignal (S5). Die Pumpstrahlungsquelle (LD) erzeugt in Abhängigkeit von dem Modulationssignal (S5) eine mit dem Modulationssignal (S5) modulierte Pumpstrahlung (LB). Die Vorrichtung bestrahlt den Diamanten, der bevorzugt ein den HD-NV-Diamant (HDNV) ist, mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp). Die Intensität der Pumpstrahlung (LB) ist dann typischerweise zeitlich mit einer Modulation entsprechend dem Modulationssignal (S5) moduliert. Der Diamant, der bevorzugt ein HD-NV-Diamant (HDNV) ist, emittiert dann eine Fluoreszenzstrahlung (FL), die dann typischerweise ebenfalls mit dem Modulationssignal (S5) moduliert ist. Die Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) ist dann typischerweise jedoch gegenüber dem Modulationssignal (S5) zeitlich wg. Der T2-Zeiten verzögert. Der Fotodetektor (PD) erfasst den zeitlichen Verlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV). Der Fotodetektor erzeugt auf Basis dieses erfassten zeitlichen Verlaufs der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) und in Abhängigkeit von diesem zeitlichen Verlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein Empfangssignal (ES). Das Empfangssignal (ES) weist dabei einem zeitlichen Verlauf des Intensitätswerts der erfassten Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) als zeitlichen Werteverlauf dieses Empfangssignals (ES) auf. Die Auswerteinheit bildet einen Messwert für die zeitliche Verzögerung des zeitlichen Verlaufs des Intensitätswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) gegenüber dem zeitlichen Verlauf der Modulation der Pumpstrahlung (LB) aus dem Empfangssignal (ES). Der Messwert kann dabei ein Parameterwert eines Ausgangssignals der Auswerteinheit (LIA). Die Auswerteinheit kann aber auch einen Messwertverlauf für die zeitliche Verzögerung des zeitlichen Verlaufs des Intensitätswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) gegenüber dem zeitlichen Verlauf der Modulation der Pumpstrahlung (LB) aus dem Empfangssignal (ES) bilden. Der Messwertverlauf kann dabei ein Parameterwertverlauf eines Ausgangssignals der Auswerteinheit (LIA) sein. Innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals ist die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) verkleinert und die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5) vergrößert. Intensität und Verzögerung sind also ausdrücklich typischerweise gegenläufig.
Besonders bevorzugt umfasst die Auswertevorrichtung einen Lock-In-Verstärker (LIA) und/oder eine andere Form eines Korrelators oder eines Synchrondemodulators. Die Auswertevorrichtung ist typischerweise so gestaltet, dass sie die Anteile des Modulationssignals, mit dem die Pumpstrahlungsquelle (LD) moduliert ist, in dem Empfangssignal (S0) bestimmt. Die Auswertevorrichtung kann daher auch ein Matched-Filter oder ein Optimalfilter umfassen, das auf ein vorbestimmtes Modulationssignal optimiert ist. Auch kann die Auswerteeinheit ein Schätzfilter, insbesondere ein Kalman-Filter umfassen, dass die ermittelten Intensitäts- und Verzögerungswerte zu gefilterten Intensitäts- und Verzögerungswerten filtert. Diese möglichen Merkmale der Auswerteeinheit sind in der gesamten hier vorgelegten Schrift sinngemäß anwendbar. Der Messwert kann somit ein Parameterwert eines Ausgangssignals der Auswerteinheit (LIA) sein. Die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) kann wieder bevorzugt den Diamanten (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen ersten Vorrichtungskippwinkel (α) um eine erste X-Kippachse (AXx) mechanisch oder elektrisch verdrehen. Die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) kann wieder bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, den Diamanten (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen zweiten Vorrichtungskippwinkel (β) um eine zweite Kippachse (AXy) mechanisch oder elektrisch verdrehen. Die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) kann wieder bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, den Diamanten (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen dritten Vorrichtungskippwinkel (γ) um eine dritte Kippachse (AXz) mechanisch oder elektrisch verdrehen. Die Ausrichtungsvorrichtung ist also bevorzugt im Sinne dieser Schrift, sofern vorhanden, bevorzugt immer ein Einkreis-, Zweikreis- oder Dreikreis-Goniometer. Darüber hinaus kann die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) optional ggf. den Diamanten (HDNV) gleichzeitig translatorisch in eine oder mehr Richtungen bewegen. Ein Hexapod kann dementsprechend ebenfalls als Ausrichtungsvorrichtung in Frage kommen. Auch kann es sich bei einer Ausrichtungsvorrichtung im Sinne der hier vorgelegten Schrift um eine Kombination aus einem ein-, Zwei- oder Dreikreis-Goniometer (MEMSG) einerseits mit einer ein-, zwei- oder dreidimensionalen linearen Verschiebevorrichtung, beispielsweise einem xyz-Kreuztisch, andererseits handeln. Zwischen der Richtung des paramagnetischen Zentrums und der Richtung der magnetischen Flussdichte B besteht dann ein Kippwinkel. Die hier vorgelegte Schrift definiert den Kippwinkel dabei so, dass die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) am Ort des HD-NV-Diamanten (HD-NV) bei einem Kippwinkel von 0° ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B) erzeugt, die einer magnetischen Flussdichte (B) entspricht, die zu einer maximalen Maximierung des Messwerts der Verzögerung infolge eines Verzögerungsanstiegs der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals gegenüber der Modulation des Modulationssignals führt. Bei einem Kippwinkel von 0° und einer geeigneten magnetischen Flussdichte B am Ort des paramagnetischen Zentrums bzw. des Kristalls ist die Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) also maximal. Wie bereits mehrfach beschrieben, handelt es sich bei einem Fluoreszenzmerkmal um ein Extremum der Kurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des Diamanten (HDNV). Ein Fluoreszenzmerkmal im Sinne der hier vorgelegten Schrift ist durch den Betrag der magnetischen Flussdichte (B) an diesem Extremum gekennzeichnet. Eine Änderung des Kippwinkels beispielsweise mittels der Ausrichtvorrichtung von einem Kippwinkel von 0° zu einem Kippwinkel abweichend von dem Kippwinkel von 0° führt daher zur einer Betragszunahme des Messwerts infolge der Zunahme der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einem Kippwinkel von 0°. Somit stellt der Messwert der Verzögerung einen Wert dar, der von dem Kippwinkel abhängt. Der Messwert entspricht somit einem Messwert des Kippwinkels.
In einer Weiterbildung der zweiten Vorrichtung umfasst das paramagnetische Zentrum ein NV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum oder ein TR12-Zentrum oder ein SiV-Zentrum oder ein GeV-Zentrum.
In einer Weiterbildung der beiden vorangehend beschriebenen Vorrichtungen umfasst das paramagnetische Zentrum ein oder mehrere NV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere SiV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte NV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte SiV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte GeV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte ST1-Zentrums-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte TR12-Zentrums-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare aus paramagnetischen Zentren. Generell geht die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift davon aus, das paramagnetische Zentrum ein oder mehrere NV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere SiV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte NV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte SiV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte GeV-Zentrums-Paare in Diamant und/oder ein oder mehrere gekoppelte ST1-Zentrums-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte TR12-Zentrums-Paare und/oder ein oder mehrere Pare aus gekoppelten paramagnetischen Zentren umfassen kann.
Diesen Vorschlägen korrespondiert eine Vorrichtung zur Erfassung eines Kippwinkels mit einem HD-NV-Diamanten und mit einer Magnetfeldquelle und mit einer Pumpstrahlungsquelle und mit einem Fotodetektor und mit einer Auswerteeinheit, die insbesondere einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker umfassen kann. Die Pumpstrahlungsquelle bestrahlt den HD-NV-Diamanten mit Pumpstrahlung. Der HD-NV-Diamant emittiert Fluoreszenzstrahlung. Der Fotodetektor erfasst die Intensität der Fluoreszenzstrahlung des HD-NV-Diamanten und bildet in Abhängigkeit von der Intensität der Fluoreszenzstrahlung ein Empfangssignal. Die Auswerteinheit bildet einen Messwert für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung des HD-NV-Diamanten, wobei der Messwert ein Parameterwert eines Ausgangssignals der Auswerteinheit sein kann. Die Magnetfeldquelle erzeugt ein um den Kippwinkel gegenüber dem Diamanten mechanisch oder elektrisch verkippbares magnetisches Feld. Die Magnetfeldquelle erzeugt dabei am Ort des HD-NV-Diamanten bei einem Kippwinkel von 0° ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte B, die einer magnetischen Flussdichte B entspricht, die zu einem Intensitätsabfall der Intensität der Fluoreszenzstrahlung innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals führt. Somit führt die Änderung des Kippwinkels abweichend von einem Kippwinkel von 0° zu einer Zunahme der Intensität der Fluoreszenzstrahlung gegenüber der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung bei einem Kippwinkel von 0°. Der Messwert stellt somit einen Wert dar, der von dem Kippwinkel abhängt.
Wie zuvor ist es nun möglich, eine analoge Vorrichtung zur Erfassung eines Kippwinkels mittels der Verzögerungszeit anzugeben. Eine solche Vorrichtung umfasst bevorzugt ebenfalls einen HD-NV-Diamanten, eine Magnetfeldquelle, eine Pumpstrahlungsquelle, einen Fotodetektor und eine Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit kann insbesondere einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker umfassen. Die Pumpstrahlungsquelle bestrahlt den HD-NV-Diamanten mit Pumpstrahlung. Die Intensität der Pumpstrahlung, also deren Strahlungsenergiepegel, ist dann zeitlich mit einer Modulation moduliert. Beispielsweise kann es sich um eine Pulsmodulation, insbesondere eine Pulsweitenmodulation oder eine Pulsdichtemodulation oder eine Pulsfrequenzmodulation oder eine Pulsbreitenmodulation etc. handeln. Durch diese Bestrahlung emittiert der HD-NV-Diamant Fluoreszenzstrahlung emittiert. Bevorzugt trennt ein optischer Filter die Fluoreszenzstrahlung von der Pumpstrahlung. (Dies gilt für das ganze Dokument) Der Fotodetektor erfasst die Intensität der Fluoreszenzstrahlung des HD-NV-Diamanten und bildet in Abhängigkeit von der Intensität der Fluoreszenzstrahlung ein Empfangssignal mit einem zeitlichen Verlauf des Intensitätswerts der erfassten Intensität der Fluoreszenzstrahlung des HD-NV-Diamanten als zeitlichen Werteverlauf dieses Empfangssignals. Die Auswerteinheit bildet einen Messwert für die zeitliche Verzögerung des zeitlichen Verlaufs des Intensitätswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten gegenüber dem zeitlichen Verlauf der Modulation der Pumpstrahlung (LB). Der Messwert kann ein Parameterwert eines Ausgangssignals der Auswerteinheit sein. Die Magnetfeldquelle erzeugt ein um den Kippwinkel gegenüber dem Diamanten mechanisch oder elektrisch verkippbares magnetisches Feld. Die Magnetfeldquelle erzeugt am Ort des HD-NV-Diamanten bei einem Kippwinkel von 0° ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte B, die einer magnetischen Flussdichte B entspricht, die zu einem Anstieg des Messwerts der zeitlichen Verzögerung der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals führt. Die Änderung des Kippwinkels auf einen Kippwinkel abweichend von einem Kippwinkel von 0° führt zu einer Abnahme des Messwerts der zeitlichen Verzögerung des Intensitätsverlaufs der Fluoreszenzstrahlung gegenüber dem Messwert der Verzögerung des Intensitätsverlaufs der Fluoreszenzstrahlung bei einem Kippwinkel von 0°. Somit stellt dann auch dieser Messwert einen Wert dar, der von dem Kippwinkel abhängt.
Gruppe III: Kalibrationsverfahren
Die Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlags ergab, dass nach der Ausrichtung des Kristalls, insbesondere des Diamantkristalls, der bevorzugt ein HD-NV-Diamant ist, die vorschlagsgemäße Vorrichtung ein Verfahren zur Kalibration ausführen kann. Die Grundidee ist, die auftauchenden Fluoreszenzmerkmale in der Intensitätskurve der Fluoreszenzstrahlung (LB) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte (B) für die Kalibration auszunutzen.
Gruppe IIIa: Kalibrationsverfahren allgemein
Die hier vorgelegte Schrift schlägt somit ein Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte B einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) vor, das die oben erwähnten Prinzipien und das Vorhandensein der Fluoreszenzmerkmale in der Intensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B nutzen kann.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher ein allgemeines Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) vor. Das im Folgenden vorgeschlagene Verfahren nutzt aus, dass die Intensität der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) und/oder die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) bei magnetischen Flussdichten (B) lokale Extrema der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) als Fluoreszenzmerkmale zeigt. Das Verfahren umfasst die Schritte:

• Bereitstellen eines Diamanten (HDNV);
• Bereitstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz),
• Bestrahlen des Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), wobei die Pumpstrahlung (LB) in Abhängigkeit von einem Modulationssignal (S5) in ihrer Intensität moduliert sein kann;
• Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten;
• Bilden eines Messwerts für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten und/oder der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) bei einem Magnetfeld mit einer Flussdichte;
• Änderung der Magnetfeldquellenparameter zur Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Diamanten (HDNV) durchströmt und die von der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) stammt;
• Erfassung einer Mehrzahl von Fluoreszenzintensitätswerten bei einer Mehrzahl korrespondierender, verschiedener Magnetfeldquellenparameter;
• Identifikation der Fluoreszenzmerkmale in der Mehrzahl von Fluoreszenzintensitätswerten und Identifikation der Magnetfeldquellenparameter als Magnetfeldquellenparameter, die zu den Fluoreszenzintensitätswerten der Fluoreszenzmerkmale korrespondieren;
• Bestimmung von Korrekturfaktoren einer mathematischen Funktion zur mathematischen Abbildung eines gewünschten Werts einer magnetischen Flussdichte B auf einen Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle;
• Ablegen der Korrekturfaktoren in einem Speicher (NVM).

Die Steuervorrichtung (STV) kann dabei Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) bevorzugt mittels Magnetfeldquellenparametern steuern. Die magnetische Erregung H der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) hängt typischerweise von diesen Magnetfeldquellenparametern ab.
Die mathematische Funktion zur mathematischen Abbildung kann ein Polynom sein. Die Korrekturfaktoren können dann beispielsweise die Koeffizienten dieses Polynoms sein. Die Steuervorrichtung (STV) berechnet bevorzugt diese mathematische Funktion. Die Steuervorrichtung (STV) bestimmt vorzugsweise die Korrekturfaktoren.
Eine Weiterbildung des Verfahrens betrifft die Anwendung der so bestimmten Korrekturfaktoren.
Das nun vorgeschlagene beispielhafte Anwendungsverfahren ist ein Verfahren zur Einstellung einer kalibrierten, magnetischen Flussdichte (B). Das Verfahren umfasst die Schritte:

• Bereitstellen einer der Magnetfeldquelle (B);
• Bestimmung der Korrekturfaktoren mittels des unmittelbar zuvor beschriebenen Verfahrens;
• Vorgeben des Werts einer magnetischen Flussdichte (B);
• Ermitteln der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle entsprechend diesem vorgegebenen Wert der magnetischen Flussdichte (B) unter Benutzung der mathematischen Funktion zur mathematischen Abbildung eines gewünschten Werts einer magnetischen Flussdichte (B) auf einen Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle und unter Benutzung der bestimmten Korrekturfaktoren;
• Einstellen der so ermittelten Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz).

Die besagte Steuervorrichtung (STV) kann beispielsweise ein oder mehrere Rechnersysteme (CPU) und/oder logische Schaltungen und/oder Speicher (NVM, RAM) umfassen. Die Steuervorrichtung (STV) führt bevorzugt die beiden vorstehend beschriebenen Verfahren aus. Die Steuervorrichtung (STV) steuert bevorzugt einer der beiden vorstehenden Verfahren oder beider vorstehenden Verfahren und/oder führt diese durch.
Der Diamant ist bevorzugt ein HD-NV-Diamant mit einer hohen Dichte an NV-Zentren. Zumindest umfasst der Diamant aber ein oder mehrere paramagnetische Zentren. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren. Andere Möglichkeiten paramagnetischer Zentren sind in diesem Zusammenhang beispielsweise SiV-Zentren und GeV-Zentren und ST1-Zentren und TR12-Zentren. Bevorzugt liegen auch diese in einer hohen Dichte vor. Bevorzugt weist also der Diamant eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren auf. Bevorzugt weist der Diamant daher auch ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren auf. Bevorzugt handelt es sich um ein oder mehrere gekoppelte NV-Zentren-Paare. Andere Beispiele möglicher Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren sind gekoppelte SiV-Zentren-Paare und/oder gekoppelte GeV-Zentren-Paare und/oder ST1-Zentren Paare und/oder TR12-Zentren Paare. Die hier vorgelegte Schrift betrachtet aber ausdrücklich aus Paare aus unterschiedlichen Zentren, wenn diese gekoppelt sind, als Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren im Sinne der hier vorgelegten Schrift.
Die hier vorgelegte Schrift weist hier auf die Liste der Fluoreszenzmerkmale eines HD-NV-Diamanten im Abschnitt „Glossar“ am Ende dieses Textes hin. Dort findet sich eine Liste der Fluoreszenzmerkmale.
Die mathematische Funktion zur mathematischen Abbildung des Sollwerts der magnetischen Flussdichte kann ein Polynom sein. Bevorzugt erhält der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) beispielsweise über einen externen Datenbus (EXTDB) und seine externe Datenbusschnittstelle (DBIF) zum externen Datenbus (EXTDB) von einem übergeordneten System oder einem Bediener das Kommando, einen bestimmten, übermittelten Sollwert einzustellen. Der Rechnerkern (CPU) entnimmt dann seinem nicht flüchtigen Speicher (NVM) oder seinem Schreib/Lesespeicher (RAM) die abgelegten Korrekturwerte. Sodann führt der Rechnerkern (CPU) die in seinem Programmcode in seinem Programmspeicher (NVM, RAM) abgelegte Programm zur Berechnung der mathematischen Funktion zur mathematischen Abbildung des Sollwerts der magnetischen Flussdichte B auf die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) aus. Dabei verwendet der Rechnerkern (CPU) den bestimmten, übermittelten Sollwert und die dem Speicher entnommenen vorermittelten Korrekturwerte als Parameter des Programms zur Berechnung der mathematischen Funktion zur mathematischen Abbildung des Sollwerts der magnetischen Flussdichte B auf die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz). Auf diese Weise ermittelt der Rechnerkern (CPU) die dem Sollwert entsprechenden Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz). Der Rechnerkern (CPU) übermittelt dann die so ermittelten Magnetfeldquellenparameter an die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz). Der Rechnerkern (CPU) steuert über die beispielhafte Motor Daten Bus Schnittstelle (MDBIF) und einen vorrichtungsinternen Datenbus (MDB) die Magnetfeldsteuerungen (MGSx, MGSy, MGSz). Die Magnetfeldsteuerungen (MGSx, MGSy, MGSz) bestromen dann die ihnen zugeordneten Magnetfeldgeneratorspulen (MGx, MGy, MGz) in der Art, dass diese Bestromung den entsprechenden Magnetfeldquellenparametern entspricht. Hierdurch stellt sich dann das magnetische Feld mit einer magnetischen Flussdichte B entsprechend der magnetischen Sollflussdichte ein. Sofern notwendig, kann die Vorrichtung andere Magnetfeldsensoren (MSx, MSy, MSz) zur Überwachung des Magnetfelds verwenden. Bevorzugt kalibriert der Rechnerkern (CPU) der Vorrichtung die Messwerte dieser Sensoren (MSx, MSy, MSz) ebenfalls mit Hilfe von Sensorkorrekturfaktoren.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung also einen oder mehrere konventionelle Magnetfeldsensoren (MSx, MSy, MSz), beispielsweise Hall-Sensoren und/oder AMR-Sensoren oder GMR-Sensoren oder dergleichen. Der Rechnerkern (CPU) erhält beispielsweise die Messwerte der Sensoren (MSx, MSy, MSz) über die beispielhafte Motor Daten Bus Schnittstelle (MDBIF) und den beispielhaften vorrichtungsinternen Datenbus (MDB). Der Rechnerkern (CPU) bildet die so von den Sensoren Sensormesswerte (MSx, MSy, MSz) mittels einer mathematischen Sensorkorrekturfunktion, die vorzugsweise ein weiteres Korrekturpolynom ist, auf korrigierte Sensormesswerte ab. Der Rechnerkern (CPU) verwendet hierzu Sensormesswertkorrekturparameter. Im Falle der Verwendung eines weiteren Korrekturpolynoms als Sensorkorrekturfunktion können diese Sensormesswertkorrekturparameter die Koeffizienten des weiteren Korrekturpolynoms sein. Der Rechnerkern bildet dann unter Verwendung dieser mathematischen Sensorkorrekturfunktion die Sensormesswerte der Sensoren auf genauere Messwerte mittels der besagten Sensorkorrekturfunktion ab.
Zur Bestimmung der Sensormesswertkorrekturparameter stellt der Rechnerkern (CPU) der Vorrichtung oder eine Hilfsvorrichtung mittels der Magnetfeldgeneratoren (MGx, MGy, MGz) eine magnetische Flussdichte B entsprechend einem Fluoreszenzmerkmal ein. Mittels Auswertung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der zeitlichen Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder eines Modulationssignals (S5) kann der Rechnerkern die Magnetfeldgeneratoren dabei so nachjustieren, dass die magnetische Flussdichte dann wirklich der magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht. Stellt der Rechnerkern (CPU) mittels der Magnetfeldgeneratoren (MGx, MGy, MGz) mehrere Fluoreszenzmerkmale hintereinander ein und ermittelt der Rechnerkern (CPU) für die Flussdichten dieser Fluoreszenzmerkmale die Sensormesswerte der konventionellen Magnetfeldsensoren (MSx, MSy, MSz) dieser Fluoreszenzmerkmale, so kann die Vorrichtung hierdurch die Koeffizienten des weiteren Korrekturpolynoms zur hochgenauen Abbildung der Sensormesswerte auf verbesserte Sensormesswerte für die magnetische Flussdichte ermitteln. Diese Sensorkoeffizienten legt die Vorrichtung bevorzugt in einem Speicher (NVM, RAM) der Vorrichtung ab.
Da die hohe Genauigkeit der Fluoreszenzmerkmale nur für magnetische Flussdichten B in der Nähe der magnetischen Flussdichte dieser Fluoreszenzmerkmale erreichbar ist, ist es sinnvoll, mit der oben beschriebenen Methodik und Vorrichtung einen konventionellen Sensor, beispielsweise einen Hallsensor zu verbessern.
Gruppe IIIb: Kalibrationsverfahren 34 mT (E_34,0) mit Bestimmung der Korrekturparameter
Das im Folgenden erwähnte 34 mT Extremum (E_34,0), das ein Minimum ist, zeichnet sich durch folgende Untermerkmale aus:

• In einem Abstand von ca. 0,84 mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34 mT Minimum (E_34,0) ein oberes erstes lokales Extremum (E_34,1b) in Form eines Maximums des Messwerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein unteres erstes lokales Extremum (E_34,1a) in Form eines Maximums des Messwerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL).
• In einem Abstand von ca. 2,01mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein oberes zweites lokales Extremum (E_34,2b) in Form eines Minimums des Messwerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein unteres zweites lokales Extremum (E_34,2a) in Form eines Minimums des Messwerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL).
• In einem Abstand von ca. 2,70mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein oberes drittes lokales Extremum (E_34,3b) in Form eines Maximums des Messwerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein drittes unteres lokales Extremum (E_34,3a) in Form eines Maximums des Messwerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL).

Die hier vorgelegte Schrift bezeichnet diese sieben Minima und Maxima im Folgenden als 34mT-Extrema.
Die Effekte der Fluoreszenzmerkmale können auch für ein Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte B genutzt werden. Das Verfahren umfasst die Schritte:

• Bereitstellen eines Diamanten (HDNV), der bevorzugt ein HD-NV-Diamanten (HDNV) ist;
• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
• Bestrahlen des Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp);
• Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten;
• Änderung der Magnetfeldquellenparameter zur Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Diamanten (HDNV) durchströmt und die von der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) stammt in der Art, dass die magnetische Flussdichte sich im 34mT Minimum der Intensität der Fluoreszenz befindet.
• Das 34 mT Minimum zeichnet sich dadurch folgende Merkmale aus:
- ◯ In einem Abstand von ca. 0,84mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein oberes erstes lokales Extremum (E_34,1b) in Form eines Maximums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein unteres erstes lokales Extremum (E_34,1a) in Form eines Maximums.
- ◯ In einem Abstand von ca. 2,01mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein oberes zweites lokales Extremum (E_34,2b) in Form eines Minimums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein unteres erstes lokales Extremum (E_34,2a) in Form eines Minimums.
- ◯ In einem Abstand von ca. 2,70mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein oberes drittes lokales Extremum (E_34,3b) in Form eines Maximums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein unteres drittes lokales Extremum (E_34,3a) in Form eines Maximums.

Das vorgeschlagene Kalibrationsverfahren umfasst vorschlagsgemäß zumindest wieder die folgenden Schritte:

• Bereitstellen eines Diamanten, der bevorzugt ein HD-NV-Diamanten (HDNV) ist;
• Bereitstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz),
• Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB);
• Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten;
• Änderung der Magnetfeldquellenparameter zur Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Diamanten (HDNV) durchströmt und die von der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) stammt;
• Erfassung einer Mehrzahl von Fluoreszenzintensitätswerten bei einer Mehrzahl korrespondierender, verschiedener Magnetfeldquellenparameter;
• Identifikation von mindestens zwei Fluoreszenzmerkmalen, insbesondere der der 0,0 mT Extrema und/oder der 9,5 mT Extrema und/oder der 34 mT Extrema und/oder der 51,0 mT Extrema und/oder der 102,4 mT Extrema, in der Mehrzahl von Fluoreszenzintensitätswerten und Identifikation der Magnetfeldquellenparameter als diesen Fluoreszenzmerkmalen zugeordnete Magnetfeldquellenparameter, die zu den Fluoreszenzintensitätswerten der Extrema dieser Fluoreszenzmerkmale korrespondieren;
• Bestimmung von Korrekturfaktoren einer mathematischen Funktion zur mathematischen Abbildung eines gewünschten Werts einer magnetischen Flussdichte B auf einen Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz),
• Ablegen der Korrekturfaktoren in einem Speicher (NVM).

Beispielsweise kann Rechnerkern (CPU) die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) bevorzugt mittels Magnetfeldquellenparametern steuern. Dabei hängt die magnetische Erregung H der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) von diesen Magnetfeldquellenparametern bevorzugt ab. Damit hängt dann auch die magnetische Flussdichte B am Ort der paramagnetischen Zentren bzw. am Ort des Diamanten von diesen Magnetfeldquellenparametern bevorzugt ab.
Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) zeigt dabei bei ca. 34 mT ein lokales Minimum (E_34,0) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL). Dies ist ein erstes Fluoreszenzhauptmerkmal. Das Fluoreszenzhauptmerkmal dieses 34 mT Minimums (E_34,0) zeichnet sich wie folgt aus:

• In einem Abstand von ca. 0,84mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein oberes erstes lokales Extremum (E_34,1b) in Form eines Maximums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein unteres erstes lokales Extremum (E_34,1a) in Form eines Maximums.
• In einem Abstand von ca. 2,01mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein oberes zweites lokales Extremum (E_34,2b) in Form eines Minimums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein unteres zweites lokales Extremum (E_34,2a) in Form eines Minimums.
• In einem Abstand von ca. 2,70mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein oberes drittes lokales Extremum (E_34,3b) in Form eines Maximums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein drittes unteres lokales Extremum (E_34,3a) in Form eines Maximums.

Die hier vorgelegte Schrift bezeichnet diese sieben Minima und Maxima im Folgenden weiterhin als 34 mT Extrema.
Aus dem obigen Verfahren und dem zuvor beschriebenen ergibt sich somit ein Verfahren zur Einstellung einer kalibrierten, magnetischen Flussdichte (B). Das Verfahren umfasst beispielsweise die folgenden Schritte:

• Bereitstellen einer der Magnetfeldquelle (B);
• Bestimmung der Korrekturfaktoren mittels des oben beschriebenen Verfahrens;
• Vorgeben des Werts einer magnetischen Flussdichte (B);
• Ermitteln der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle entsprechend diesem vorgegebenen Wert der magnetischen Flussdichte (B) unter Benutzung der mathematischen Funktion zur mathematischen Abbildung eines gewünschten Werts einer magnetischen Flussdichte (B) auf einen Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle und unter Benutzung der bestimmten Korrekturfaktoren;
• Einstellen der so ermittelten Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz).

Auf diese Weise kann eine vorschlagsgemäße Vorrichtung sehr präzise eine magnetische Feldstärke einstellen.
Eine Weiterbildung des Verfahrens verwendet eine Steuervorrichtung (STV), die ein oder mehrere Rechnersysteme (CPU) und/oder logische Schaltungen und/oder Speicher (NVM, RAM) umfassen kann. Bevorzugt ist die Steuervorrichtung (STV) mikrointegriert. Bevorzugt befindet sie sich auf und in einem einzigen Halbleiterkristall. Diese Steuervorrichtung (STV) steuert dann bevorzugt das zuvor beschriebene Verfahren zur Ermittlung der Korrekturfaktoren und führt das Verfahren ggf. auch aus. Des Weiteren steuert die Steuervorrichtung bevorzugt das oben beschriebene Verfahren zur Ermittlung der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz).
Für die gesamte hier vorgelegte Schrift gilt, dass die Variation der Flussdichte B zum einen im Zeitmultiplex, also durch zeitlich aufeinanderfolgendes Einstellen der magnetischen Flussdichte B erfolgen kann, oder im Raummultiplex an unterschiedlichen Orten erfolgen kann. Bevorzugt erfolgt die Vermessung der magnetischen Flussdichte B beim Raummultiplex mit mehreren HD-NV-Diamanten oder mittels mehrerer, verschiedener und räumlich getrennter HD-NV-Diamantbereiche bevorzugt eines Diamantsubstrats. Da dann auch die Auswertevorrichtungen und die Pumpvorrichtungen (Pumpstrahlungsquelle etc.) vervielfacht werden müssen, ist dies aber wirtschaftlich in der Regel ungünstig.
Ein solches Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) erfordert die systematische Erprobung verschiedener Magnetfeldeinstellungen. Ein solches Verfahren umfasst bevorzugt die folgenden Schritte:

• Bereitstellen eines HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
• Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB);
• Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den HD-NV-Diamanten (HDNV) durchströmt, in der Art, dass die magnetische Flussdichte (B) sich im 34mT Minimum (E_34,0) des Messwerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.

Das 34 mT Minimum (E_34,0) sich als Fluoreszenzmerkmal durch folgende Merkmale, wie bereits oben beschrieben aus:

• In einem Abstand von ca. 0,84 mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) ein oberes erstes lokales Extremum (E_34,1b) in Form eines Maximums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34 mT Minimum (E_34,0) ein unteres erstes lokales Extremum (E_34,1a) in Form eines Maximums.
• In einem Abstand von ca. 2,01 mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34 mT Minimum (E_34,0) ein oberes zweites lokales Extremum (E_34,2b) in Form eines Minimums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34 mT Minimum (E_34,0) ein unteres erstes lokales Extremum (E_34,2a) in Form eines Minimums.
• In einem Abstand von ca. 2,70mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34 mT Minimum (E_34,0) sich ein oberes drittes lokales Extremum (E_34,3b) in Form eines Maximums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34 mT Minimum (E_34,0) ein unteres drittes lokales Extremum (E_34,3a) in Form eines Maximums.

Eine Weiterbildung des Verfahrens verbessert den Startpunkt des Verfahrens und die Einschwingzeit der Suche. Das weitergebildete Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

• Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um die magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert des 34mT Extremums (E_34,0) einzustellen;
• Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
• Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums.

Auf diese Weise durchsucht die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt systematisch die möglichen Kombinationen und ermittelt die optimalen Werte.
Hat die Vorrichtung bei der Suche ein lokales Minimum der Fluoreszenzintensität gefunden, so prüft die Vorrichtung mittels einer Weiterbildung, ob es sich um das 34mT Minimum (E_34,0) handelt. Hierzu versucht die Vorrichtung an den erwarteten Stellen die anderen Fluoreszenzmerkmale in der Fluoreszenzkennlinie durch Änderung der magnetischen Flussdichte (B) aufzufinden. Die Vorrichtung vergleicht die Flussdichten der Intensitätsminima mit den Erwartungswerten und schließt auf das Hauptfluoreszenzmerkmal (E_34,0). Sofern sich ergibt, dass das aufgefundene Fluoreszenzmerkmal nicht das 34 mT Minimum (E_34,0) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ist, wiederholt die Vorrichtung bei der Durchführung des Verfahrens die vorausgehenden Schritte und setzt so die Suche mit anderen Flussdichten (B) fort.
Gruppe IIIc: Kalibrationsverfahren 9,5 mT (E_9.5,0)
Die hier vorgelegte Schrift gibt nun in ähnlicher Weise ein Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) auf Basis des Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) an.
Das 9,5 mT Minimum (E_9.5,0) zeichnet sich als Hauptfluoreszenzmerkmal durch folgende Merkmale aus:

• In einem Abstand von ca. 1,23mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) ein oberes erstes lokales Extremum (E_9.5,1b) in Form eines Maximums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) ein unteres erstes lokales Extremum (E_9.5,1a) in Form eines Maximums.
• In einem Abstand von ca. 2,12mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) ein oberes zweites lokales Extremum (E_9.5,2b) in Form eines Minimums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) ein unteres erstes lokales Extremum (E_9.5,2a) in Form eines Minimums.
• In einem Abstand von ca. 2,98mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) ein oberes drittes lokales Extremum (E_9.5,3b) in Form eines Maximums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) ein unteres drittes lokales Extremum (E_9.5,3a) in Form eines Maximums.

Das Verfahren umfasst dann in analoger Weise die folgenden Schritte:

• Bereitstellen eines HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
• Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB);
• Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den HD-NV-Diamanten (HDNV) durchströmt, in der Art, dass die magnetische Flussdichte (B) sich im 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Messwerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.

Eine Weiterbildung des Verfahrens verbessert wieder den Startwert für die Suche des 9,5mT Minimums (E_9.5,0). Ein solches verbessertes Verfahren umfasst dann die folgenden zusätzlichen Schritte:

• Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um die magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert des 9,5mT Extremums (E_9.5,0) einzustellen;
• Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
• Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums.

Somit findet dann das Verfahren durch iterative Suche beispielsweise mittels iterativer Veränderung der Bestromung magnetfelderzeugender Spulen die Minima und Maxima und kann sie dann durch relativen Vergleich zueinander als die gesuchten Fluoreszenzmerkmale identifizieren.
Ganz allgemein ermöglicht eine solche Identifikation der Fluoreszenzmerkmale dann eine Berechnung von Korrekturfaktoren. Dies gilt für alle in dieser Schrift erwähnten Fluoreszenzmerkmale. Hierdurch können bestimmten Stromwerten für die Bestromung der magnetfelderzeugenden Spulen bestimmte magnetische Flussdichten B zugeordnet werden, die ihrerseits den magnetischen Flussdichten B der identifizierten Fluoreszenzmerkmale entsprechen. Mittels Polynomapproximation kann dann eine Rechnereinheit (CPU) somit unter Benutzung der so ermittelten Korrekturfaktoren auf die notwendige Bestromung mittels einer entsprechenden Berechnung schließen, wenn die Steuervorrichtung (STV) Zwischenwerte der magnetischen Flussdichte B einstellen soll, die keiner identifizierten magnetischen Flussdichte B eines Funktionsmerkmals entsprechen.
Ein wesentlicher Schritt des Verfahrens ist es daher auch hier, dass die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt überprüft, ob es sich bei einem ggf. aufgefundenen Extremum um das 9.5 mT Minimum (E_9.5,0) handelt. Um eine solche Überprüfung durchzuführen verändert die Vorrichtung bevorzugt die magnetische Flussdichte und sucht hierdurch mit Hilfe der sich ändernden Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in der Umgebung des Extremums nach weiteren Fluoreszenzmerkmalen mit anderer charakteristischer magnetischer Flussdichte B. Dabei sucht die Vorrichtung das entsprechende Muster der Anordnung. Dabei setzt die Vorrichtung eine lineare Abbildung voraus. Die Vorrichtung sucht also nicht nach den absoluten Werten, sondern nach dem relativen Muster.
Sofern das eingestellte Minimum nicht das 9.5mT Minimum (E_9.5,0) ist, wiederholt die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt, bevorzugt die zuvor beschriebenen Schritte, um die Suche fortzusetzen.
Wie zuvor lässt sich ein Verfahren auf Basis der sich ändernden Verzögerung angeben. Ein solches Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) umfasst dann die folgenden Schritte:

• Bereitstellen eines HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
• Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), wobei die Pumpstrahlung (LB) mit einem Modulationssignal (S5) moduliert ist;
• Erfassen der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die Verzögerung der Modulation Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber dem Modulationssignal,
• Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den HD-NV-Diamanten (HDNV) durchströmt, in der Art, dass die magnetische Flussdichte (B) sich im 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Messwerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.

Auch hier ist es sinnvoll, wenn das Verfahren folgende Schritte zusätzlich umfasst:

Die hier vorgelegte technische Lehre verweist daher auf die obigen Ausführungen.
Wie oben ist auch in diesem Verfahren ein Schritt des Überprüfens, ob es sich um das 9.5mT Minimum (E_9.5,0) handelt, angebracht.
Auch in diesem Verfahren erfolgt bevorzugt eine Wiederholung der oben beschriebenen Schritte, wenn das eingestellte Minimum nicht das 9.5mT Minimum (E_9.5,0) ist, um die Suche fortzusetzen.
Somit findet dann das Verfahren durch iterative Suche beispielsweise mittels iterativer Veränderung der Bestromung magnetfelderzeugender Spulen die Minima und Maxima und kann sie dann durch relativen Vergleich zueinander als die gesuchten Fluoreszenzmerkmale identifizieren.
Ganz allgemein ermöglicht eine solche Identifikation der Fluoreszenzmerkmale dann eine Berechnung von Korrekturfaktoren. Dies gilt für alle in dieser Schrift erwähnten Fluoreszenzmerkmale. Hierdurch können bestimmten Stromwerten für die Bestromung der magnetfelderzeugenden Spulen bestimmte magnetische Flussdichten B zugeordnet werden, die ihrerseits den magnetischen Flussdichten B der identifizierten Fluoreszenzmerkmale entsprechen. Mittels Polynomapproximation kann dann eine Rechnereinheit (CPU) somit unter Benutzung der so ermittelten Korrekturfaktoren auf die notwendige Bestromung mittels einer entsprechenden Berechnung schließen, wenn die Steuervorrichtung (STV) Zwischenwerte der magnetischen Flussdichte B einstellen soll, die keiner identifizierten magnetischen Flussdichte B eines Funktionsmerkmals entsprechen.
Ein wesentlicher Schritt des Verfahrens ist es daher auch hier, dass die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt überprüft, ob es sich bei einem ggf. aufgefundenen Extremum um das 9,5 mT Minimum (E_9.5,0) handelt. Um eine solche Überprüfung durchzuführen verändert die Vorrichtung bevorzugt die magnetische Flussdichte B und sucht hierdurch mit Hilfe der sich ändernden Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in der Umgebung des Extremums nach weiteren Fluoreszenzmerkmalen mit anderer charakteristischer magnetischer Flussdichte B. Dabei sucht die Vorrichtung das entsprechende Muster der Anordnung. Dabei setzt die Vorrichtung eine lineare Abbildung voraus. Die Vorrichtung sucht also nicht nach den absoluten Werten, sondern nach dem relativen Muster.
Sofern das eingestellte Minimum nicht das 9,5 mT Minimum (E_9.5,0) ist, wiederholt die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt, bevorzugt die zuvor beschriebenen Schritte, um die Suche fortzusetzen.
Gruppe IIId: Kalibrationsverfahren 102,4 mT (E_102.4,0)
Die hier vorgelegte Schrift gibt nun in ähnlicher Weise ein Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) auf Basis des Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) bei 102,4mT an.
Das 120,4 mT Minimum (E_120.4,0) sich als Hauptfluoreszenzmerkmal durch folgende Merkmale aus:

• In einem Abstand von ca. 1,30mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_120.4,0) ein oberes erstes lokales Extremum (E_120.4,1b) in Form eines Maximums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4mT Minimum (E_120.4,0) ein unteres erstes lokales Extremum (E_120.4,1a) in Form eines Maximums.
• In einem Abstand von ca. 2,70mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_120.4,0) ein oberes zweites lokales Extremum (E_120.4,2b) in Form eines Minimums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_120.4,0) ein unteres erstes lokales Extremum (E_120.4,2a) in Form eines Minimums.
• dass sich in einem Abstand von ca. 4,7mT zueinander befinden sich bei einer höheren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_120.4,0) ein oberes drittes lokales Extremum (E_120.4,3b) in Form eines Maximums und bei einer niedrigeren magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4mT Minimum (E_120.4,0) ein unteres drittes lokales Extremum (E_120.4,3a) in Form eines Maximums.

Das Verfahren umfasst dann in analoger Weise die folgenden Schritte:

• Bereitstellen eines HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
• Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB);
• Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV),
• Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den HD-NV-Diamanten (HDNV) durchströmt, in der Art, dass die magnetische Flussdichte (B) sich im 102,4mT Minimum (E_102.4,0) des Messwerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.

Eine Weiterbildung des Verfahrens verbessert wieder den Startwert für die Suche des 102,4mT Minimums (E_102.4,0). Ein solches verbessertes Verfahren umfasst dann die folgenden zusätzlichen Schritte:

• Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um die magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert des 102,4 mT Extremums (E_120.4,0) einzustellen;
• Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
• Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums.

Somit findet dann das Verfahren durch iterative Suche beispielsweise mittels iterativer Veränderung der Bestromung magnetfelderzeugender Spulen die Minima und Maxima und kann sie dann durch relativen Vergleich zueinander als die gesuchten Fluoreszenzmerkmale identifizieren.
Ganz allgemein ermöglicht eine solche Identifikation der Fluoreszenzmerkmale dann eine Berechnung von Korrekturfaktoren. Dies gilt für alle in dieser Schrift erwähnten Fluoreszenzmerkmale. Hierdurch können bestimmten Stromwerten für die Bestromung der magnetfelderzeugenden Spulen bestimmte magnetische Flussdichten B zugeordnet werden, die ihrerseits den magnetischen Flussdichten B der identifizierten Fluoreszenzmerkmale entsprechen. Mittels Polynomapproximation kann dann eine Rechnereinheit (CPU) somit unter Benutzung der so ermittelten Korrekturfaktoren auf die notwendige Bestromung mittels einer entsprechenden Berechnung schließen, wenn die Steuervorrichtung (STV) Zwischenwerte der magnetischen Flussdichte B einstellen soll, die keiner identifizierten magnetischen Flussdichte B eines Funktionsmerkmals entsprechen.
Ein wesentlicher Schritt des Verfahrens ist es daher auch hier, dass die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt überprüft, ob es sich bei einem ggf. aufgefundenen Extremum um das 102,4 mT Minimum (E_102.4,0) handelt. Um eine solche Überprüfung durchzuführen verändert die Vorrichtung bevorzugt die magnetische Flussdichte und sucht hierdurch mit Hilfe der sich ändernden Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in der Umgebung des Extremums nach weiteren Fluoreszenzmerkmalen mit anderer charakteristischer magnetischer Flussdichte B. Dabei sucht die Vorrichtung das entsprechende Muster der Anordnung. Dabei setzt die Vorrichtung eine lineare Abbildung voraus. Die Vorrichtung sucht also nicht nach den absoluten Werten, sondern nach dem relativen Muster.
Sofern das eingestellte Minimum nicht das 102,4 mT Minimum (E_102.4,0) ist, wiederholt die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt, bevorzugt die zuvor beschriebenen Schritte, um die Suche fortzusetzen.
Wie zuvor lässt sich ein Verfahren auf Basis der sich ändernden zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5) angeben. Ein solches Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) umfasst dann die folgenden Schritte:

• Bereitstellen eines HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
• Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), wobei die Pumpstrahlung (LB) mit einem Modulationssignal (S5) moduliert ist;
• Erfassen der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die Verzögerung der Modulation Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber dem Modulationssignal;
• Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den HD-NV-Diamanten (HDNV) durchströmt, in der Art, dass die magnetische Flussdichte (B) sich im 102,4 mT Maximum (E_102.4,0) des Messwerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.

Eine Weiterbildung des Verfahrens verbessert wieder den Startwert für die Suche des 102,4mT Maximums (E_102.4,0). Ein solches verbessertes Verfahren umfasst dann die folgenden zusätzlichen Schritte:

• Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um die magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert des 102,4mT Extremums (E_102.4,0) einzustellen;
• Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
• Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Maximums.

Somit findet dann das Verfahren durch iterative Suche beispielsweise mittels iterativer Veränderung der Bestromung magnetfelderzeugender Spulen die Minima und Maxima und kann sie dann durch relativen Vergleich zueinander als die gesuchten Fluoreszenzmerkmale identifizieren.
Ganz allgemein ermöglicht eine solche Identifikation der Fluoreszenzmerkmale dann eine Berechnung von Korrekturfaktoren. Dies gilt für alle in dieser Schrift erwähnten Fluoreszenzmerkmale. Hierdurch können bestimmten Stromwerten für die Bestromung der magnetfelderzeugenden Spulen bestimmte magnetische Flussdichten B zugeordnet werden, die ihrerseits den magnetischen Flussdichten B der identifizierten Fluoreszenzmerkmale entsprechen. Mittels Polynomapproximation kann dann eine Rechnereinheit (CPU) somit unter Benutzung der so ermittelten Korrekturfaktoren auf die notwendige Bestromung mittels einer entsprechenden Berechnung schließen, wenn die Steuervorrichtung (STV) Zwischenwerte der magnetischen Flussdichte B einstellen soll, die keiner identifizierten magnetischen Flussdichte B eines Funktionsmerkmals entsprechen.
Ein wesentlicher Schritt des Verfahrens ist es daher auch hier, dass die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt überprüft, ob es sich bei einem ggf. aufgefundenen Extremum um das 102,4mT Maximum (E_102.4,0) handelt. Um eine solche Überprüfung durchzuführen verändert die Vorrichtung bevorzugt die magnetische Flussdichte und sucht hierdurch mit Hilfe der sich ändernden Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in der Umgebung des Extremums nach weiteren Fluoreszenzmerkmalen mit anderer charakteristischer magnetischer Flussdichte B. Dabei sucht die Vorrichtung das entsprechende Muster der Anordnung. Dabei setzt die Vorrichtung eine lineare Abbildung voraus. Die Vorrichtung sucht also nicht nach den absoluten Werten, sondern nach dem relativen Muster.
Sofern das eingestellte Maximum nicht das 102,4 mT Maximum (E_102.4,0) ist, wiederholt die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt, bevorzugt die zuvor beschriebenen Schritte, um die Suche fortzusetzen.
Gruppe IIIe: Kalibrationsverfahren 59,5 mT (E_59.5,0)
Die hier vorgelegte Schrift gibt nun in ähnlicher Weise ein Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) auf Basis des Hauptfluoreszenzmerkmals (E_59.5,0) bei 59,5 mT an.
Das Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) umfasst in analoger Weise die folgenden Schritte:

• Bereitstellen eines HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
• Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB);
• Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bilden eines Messwerts für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den HD-NV-Diamanten (HDNV) durchströmt, in der Art, dass die magnetische Flussdichte (B) sich im 59,5 mT Minimum (E_59.5,0) des Messwerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.

Eine Weiterbildung des Verfahrens verbessert wieder den Startwert für die Suche des 59,5 mT Minimums (E_59.5,0). Ein solches verbessertes Verfahren umfasst dann die folgenden zusätzlichen Schritte:

• Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um die magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert des 59.5mT Extremums (E_59.5,0) einzustellen;
• Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
• Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums.

Somit findet dann das Verfahren durch iterative Suche beispielsweise mittels iterativer Veränderung der Bestromung magnetfelderzeugender Spulen die Minima und Maxima und kann sie dann durch relativen Vergleich zueinander als die gesuchten Fluoreszenzmerkmale identifizieren.
Ganz allgemein ermöglicht eine solche Identifikation der Fluoreszenzmerkmale dann eine Berechnung von Korrekturfaktoren. Dies gilt für alle in dieser Schrift erwähnten Fluoreszenzmerkmale. Hierdurch können bestimmten Stromwerten für die Bestromung der magnetfelderzeugenden Spulen bestimmte magnetische Flussdichten B zugeordnet werden, die ihrerseits den magnetischen Flussdichten B der identifizierten Fluoreszenzmerkmale entsprechen. Mittels Polynomapproximation kann dann eine Rechnereinheit (CPU) somit unter Benutzung der so ermittelten Korrekturfaktoren auf die notwendige Bestromung mittels einer entsprechenden Berechnung schließen, wenn die Steuervorrichtung (STV) Zwischenwerte der magnetischen Flussdichte B einstellen soll, die keiner identifizierten magnetischen Flussdichte B eines Funktionsmerkmals entsprechen.
Ein wesentlicher Schritt des Verfahrens ist es daher auch hier, dass die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt überprüft, ob es sich bei einem ggf. aufgefundenen Extremum um das 59,5 mT Minimum (E_59.5,0) handelt. Um eine solche Überprüfung durchzuführen verändert die Vorrichtung bevorzugt die magnetische Flussdichte und sucht hierdurch mit Hilfe der sich ändernden Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in der Umgebung des Extremums nach weiteren Fluoreszenzmerkmalen mit anderer charakteristischer magnetischer Flussdichte B. Dabei sucht die Vorrichtung das entsprechende Muster der Anordnung. Dabei setzt die Vorrichtung eine lineare Abbildung voraus. Die Vorrichtung sucht also nicht nach den absoluten Werten, sondern nach dem relativen Muster.
Sofern das eingestellte Minimum nicht das 59,5 mT Minimum (E_59.5,0) ist, wiederholt die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt, bevorzugt die zuvor beschriebenen Schritte, um die Suche fortzusetzen.
Wie zuvor lässt sich ein Verfahren auf Basis der sich ändernden zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5) angeben. Ein solches Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) umfasst dann in analoger Weise die folgenden Schritte:

• Bereitstellen eines HD-NV-Diamanten (HDNV);
• Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
• Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB);
• Erfassen der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5);
• Bilden eines Messwerts für die zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5),
• gekennzeichnet dadurch
• Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den HD-NV-Diamanten (HDNV) durchströmt, in der Art, dass die magnetische Flussdichte (B) sich im 59.5 mT Maximum (E_59.5,0) des Messwerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5) befindet.

Eine Weiterbildung des Verfahrens verbessert wieder den Startwert für die Suche des 59,5 mT Maximums (E_59.5,0). Ein solches verbessertes Verfahren umfasst dann die folgenden zusätzlichen Schritte:

• Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um die magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert des 59.5mT Extremums (E_59.5,0) einzustellen;
• Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
• Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5) und Einstellen des lokalen Maximums.

Somit findet dann das Verfahren durch iterative Suche beispielsweise mittels iterativer Veränderung der Bestromung magnetfelderzeugender Spulen die Minima und Maxima und kann sie dann durch relativen Vergleich zueinander als die gesuchten Fluoreszenzmerkmale identifizieren.
Ganz allgemein ermöglicht eine solche Identifikation der Fluoreszenzmerkmale dann eine Berechnung von Korrekturfaktoren. Dies gilt für alle in dieser Schrift erwähnten Fluoreszenzmerkmale. Hierdurch können bestimmten Stromwerten für die Bestromung der magnetfelderzeugenden Spulen bestimmte magnetische Flussdichten B zugeordnet werden, die ihrerseits den magnetischen Flussdichten B der identifizierten Fluoreszenzmerkmale entsprechen. Mittels Polynomapproximation kann dann eine Rechnereinheit (CPU) somit unter Benutzung der so ermittelten Korrekturfaktoren auf die notwendige Bestromung mittels einer entsprechenden Berechnung schließen, wenn die Steuervorrichtung (STV) Zwischenwerte der magnetischen Flussdichte B einstellen soll, die keiner identifizierten magnetischen Flussdichte B eines Funktionsmerkmals entsprechen.
Ein wesentlicher Schritt des Verfahrens ist es daher auch hier, dass die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt überprüft, ob es sich bei einem ggf. aufgefundenen Extremum um das 59,5 mT Maximum (E_59.5,0) handelt. Um eine solche Überprüfung durchzuführen verändert die Vorrichtung bevorzugt die magnetische Flussdichte B und sucht hierdurch mit Hilfe der sich ändernden zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5) in der Umgebung des Extremums nach weiteren Fluoreszenzmerkmalen mit anderer charakteristischer magnetischer Flussdichte B. Dabei sucht die Vorrichtung das entsprechende Muster der Anordnung. Dabei setzt die Vorrichtung eine lineare Abbildung voraus. Die Vorrichtung sucht also bevorzugt nicht nach den absoluten Werten, sondern nach dem relativen Muster.
Sofern das eingestellte Maximum nicht das 59,5 mT Maximum (E_59.5,0) ist, wiederholt die Vorrichtung, die das Verfahren ausführt, bevorzugt die zuvor beschriebenen Schritte, um die Suche fortzusetzen.
Gruppe IV: Kippwinkeleinstellung
Gruppe IVa: Allgemeines zur Kippwinkeleinstellung
Auf Basis der in dem vorhergehenden Abschnitt zu Kalibrationsverfahren beschriebenen Verfahren, die sich die Winkelabhängigkeit der Fluoreszenzstrahlungsintensität und/oder der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5) zu Nutze machen gibt die hier angegebene technische Lehre nun die Nutzung dieser Verfahren für einen Kippwinkelsensor an. Basis des Verfahrens ist die Verwendung einer typischerweise goniometrischen Ausrichtvorrichtung. Im Folgenden dieses Abschnitts gibt diese Schrift zunächst ein allgemeines Verfahren an. Dann folgen Verfahren, die verschiedene Fluoreszenzmerkmale eines HD-NV-Diamanten nutzen.
Das nun vorgeschlagene allgemeine Verfahren umfasst die Schritte:

• Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT), in dem diese Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) sich befinden müssen, um die Ausrichtung eines oder mehrerer paramagnetischer Zentren in Übereinstimmung mit der Richtung einer magnetischen Flussdichte (B) einzustellen;
• Einstellen der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) entsprechend dieser Ausrichtungsparameter;
• Variieren der Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Extremums des Fluoreszenzmerkmals.

Die folgenden Ausführungen zur Voraussage treffen auf den gesamten Abschnitt „Gruppe IV Kippwinkel“ zu. Bei der Voraussage kann es sich auch um eine konstruktive Einstellung durch einen Konstrukteur handeln. Um den Suchbereich einzugrenzen, kann die Vorrichtung nicht eine beliebige Menge an Ausrichtungsparametern erproben, sondern muss sich auf einen wahrscheinlichen Bereich eingrenzen, der typischerweise konstruktiv vorbestimmt ist. Typischerweise legt der Konstrukteur die Werte der Ausrichtungsparameter, die die Vorrichtung erprobt, zuvor im Speicher (NVM, RMA) des Rechnerkerns (CPU) der Steuervorrichtung (STV) ab. Die Voraussage kann dann so verstanden werden, dass der Rechnerkern (CPU) diese Daten aus dem Speicher (NVM, RAM) abfragt und beispielsweise auf deren Basis dann die besagte Voraussage berechnet oder sonst wie bestimmt. Dies gilt auch für die nachfolgenden Verfahren dieses Abschnitts.
Die Steuervorrichtung (CPU) der Vorrichtung stellt die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) entsprechend dieser Ausrichtungsparameter ein. Die Ausrichtvorrichtung der 1 umfasst dazu einen Diamanthalter (DMT), eine Rotationsvorrichtung (RT) und einen Halter (HLT). Die Vorrichtung der 1 ist also ein beispielhaftes Zweikreisgoniometer (MEMSG). In dem Beispiel der 1 kann die Rotationsvorrichtung (RT) den Diamanthalter (DMT) um eine Y-Achse (AXy) verdrehen. Der Kristall mit dem oder den paramagnetischen Zentren oder mit dem Paar oder den Paaren paramagnetischer Zentren ist bevorzugt fest mit dem Diamanthalter (DH) verbunden. Der Kristall kann ein Diamant (HDNV) sein oder einen solchen umfassen. Der Kristall kann ein HD-NV-Diamant (HDNV) sein oder einen solchen beispielsweise als Kristallbereich umfassen. Der Kristall kann ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von paramagnetischen Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten paramagnetischen Zenten umfassen. Der Kristall kann ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von NV-Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten NV-Zenten umfassen. Der Kristall kann ein oder mehrere SiV-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von SiV-Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten SiV-Zenten umfassen. Der Kristall kann ein oder mehrere GeV-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von GeV-Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten GeV-Zenten umfassen. Der Kristall kann ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von ST1-Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten ST1-Zenten umfassen. Der Kristall kann ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von TR12-Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten TR12-Zenten umfassen.
Der Diamanthalter (DH) ist mechanisch drehbar um eine Y-Achse (AXy) mit der Rotationsvorrichtung (RT) verbunden. Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) übermittelt einer Y-Achsen-Motorsteuerung (GDy) für die Y-Achse (AXy) der Ausrichtvorrichtung einen Einstellwert als einen Ausrichtungsparameter. Die Y-Achsen-Motorsteuerung (GDy) veranlasst dann die Rotationsvorrichtung (RT) den Diamanthalter (DH) um die Y-Achse (AXy) zu verdrehen. Bevorzugt verdreht die Rotationsvorrichtung (RT) den Diamanthalter (DH) dann um einen vom Rechnerkern (CPU) der Motorsteuerung (GDy) für die Y-Achse (AXy) als einen Ausrichtungsparameter vorgegebenen Winkelbetrag um die Y-Achse (AXy) in eine ebenfalls vom Rechnerkern (CPU) der Motorsteuerung (GDy) für die Y-Achse (AXy) als einen Ausrichtungsparameter vorgegebene Drehrichtung.
Die Rotationsvorrichtung wiederum ist in dem Beispiel der 1 mechanisch drehbar um eine Z-Achse (AXz) mit dem Halter (HLT) verbunden. Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) übermittelt einer Z-Achsen-Motorsteuerung (GDz) für die Z-Achse (AXz) der Ausrichtvorrichtung als einen Ausrichtungsparameter einen zweiten Einstellwert. Die Z-Achsen-Motorsteuerung (GDz) veranlasst dann den Halter (HLT) die Rotationsvorrichtung (RT) um die Z-Achse (AXz) zu verdrehen. Bevorzugt verdreht der Halter (HLT) die Rotationsvorrichtung (RT) dann um einen vom Rechnerkern (CPU) der Z-Achsen-Motorsteuerung (GDz) für die Z-Achse (AXz) als einen Ausrichtungsparameter vorgegebenen Winkelbetrag um die Z-Achse (AXz) in eine ebenfalls vom Rechnerkern (CPU) der Z-Achsen-Motorsteuerung (GDz) für die Z-Achse (AXz) als einen Ausrichtungsparameter vorgegebene Drehrichtung.
Eine Vermessung der Fluoreszenzintensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls wird in der Regel ergeben, dass diese Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls noch nicht das Vorliegen eines Fluoreszenzmerkmals signalisiert. Dies kann sowohl an einer Fehlausrichtung des Kristalls als auch an einer falschen magnetischen Flussdichte am Ort der paramagnetischen Zentren liegen.
Daher stellt eine wichtige Weiterbildung des Verfahrens der Schritt des Überprüfens, ob es sich um das Extremum des gewünschten Fluoreszenzmerkmals handelt, dar. Hierzu variiert bevorzugt der Rechnerkern (CPU) mittels einer variierenden Ansteuerung der Bestromung der Magnetfeldgeneratoren (MGx, MGy, MGz) das Magnetfeld, und erfasst mittels der Auswertevorrichtung (LIA) für verschiedene magnetische Flussdichten B und ggf. auch deren Ausrichtungen die Fluoreszenzintensität bzw. die zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5) oder einem daraus abgeleiteten Signal.
Sobald der Rechnerkern (CPU) mit Hilfe der Auswertevorrichtung (LIA) ein Fluoreszenzmerkmal aufgefunden hat, kann er nun mit Hilfe der Ausrichtvorrichtung (DH, RT, HLT) die Ausrichtung des Kristalls dadurch optimieren, dass er die Wirkung des Fluoreszenzmerkmals maximiert. Bevorzugt maximiert der Rechnerkern (CPU) dabei die Wirkung mehrerer Fluoreszenzmerkmale.
Bevorzugt überprüft der Rechnerkern (CPU), ob das Fluoreszenzmerkmal, das die Vorrichtung ermittelt hat, das gewünschte Fluoreszenzmerkmal ist. Hierzu bestimmt der Rechnerkern (CPU) bevorzugt mehrere Fluoreszenzmerkmale und überprüft, ob deren relative Abstände der entsprechenden ermittelten magnetischen Flussdichten dieser Fluoreszenzmerkmale zueinander sich beispielsweise mittels eines Korrekturpolynoms etc. auf vorbekannte magnetische Flussdichten der entsprechenden erwarteten Fluoreszenzmerkmale abbilden lassen. Ist dies nicht der Fall, handelt es sich nicht um die erwarteten Fluoreszenzmerkmale.
Das Verfahren umfasst daher den Schritt des Wiederholens der vorausgegangenen Schritte des Verfahrens dieses Abschnitts, wenn das mittels der Kristallausrichtung und der magnetischen Flussdichte eingestellte Extremum nicht das gewünschte Fluoreszenzmerkmal ist. In dem Fall ist vermutlich entweder die Kalibrierung der magnetischen Flussdichte B oder die Ausrichtung des Kristalls fehlerhaft. An dieser Stelle soll der Vollständigkeit halber erwähnt werden, dass es natürlich sinnvoll sein kann, auch die Form der Fluoreszenzkurve ohne Beachtung der Fluoreszenzmerkmale abzuspeichern und zu vermessen und diese als Basis einer groben Vorkalibrierung einzusetzen. Insofern kann diese Form der Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B auch als ein Fluoreszenzmerkmal im Sinne dieser Schrift angesehen werden, wenn diesem auch kein einzelner Wert einer magnetischen Flussdichte zugewiesen werden kann. In gleicher Weise kann die Form der Fluoreszenzintensitätsverzögerungskurve der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5) oder einem daraus abgeleiteten Signal in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B ebenso auch als ein Fluoreszenzmerkmal im Sinne dieser Schrift angesehen werden, wenn diesem ebenso auch kein einzelner Wert einer magnetischen Flussdichte zugewiesen werden kann.
Gruppe IVb: Kippwinkeleinstellung mit dem Fluoreszenzmerkmal bei 34mT
In einer ersten Weiterbildung des allgemeinen Verfahrens erfolgt wieder ein Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT), in dem diese Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) sich befinden müssen, um die Ausrichtung eines oder mehrerer NV-Zentren in Übereinstimmung mit der Richtung einer magnetischen Flussdichte (B) einzustellen. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang wieder auf das zuvor beschriebene Allgemeine zu den Voraussagen. Des Weiteren umfasst das vorgeschlagene Verfahren ein Einstellen der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) entsprechend dieser Ausrichtungsparameter. Außerdem umfasst das Verfahren in dieser Weiterbildung ein Variieren der Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums.
Abschließend prüft die Vorrichtung bei der Ausführung einer Weiterbildung des Verfahrens in analoger Weise zum allgemeinen Verfahren, ob es sich um das 34mT Minimum (E_34,0) handelt. Sofern diese Überprüfung ergibt, dass das eingestellte Minimum nicht das 34mT Minimum (E_34,0) ist, wiederholt die vorschlagsgemäße Vorrichtung bei der Durchführung der Weiterbildung des Verfahrens die zuvor beschriebenen Schritte des Verfahrens.
Gruppe IVc: Kippwinkeleinstellung mit dem Fluoreszenzmerkmal bei 9,5mT
In einer zweiten Weiterbildung des allgemeinen Verfahrens erfolgt wieder ein Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT), in dem diese Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) sich befinden müssen, um die Ausrichtung eines oder mehrerer NV-Zentren in Übereinstimmung mit der Richtung einer magnetischen Flussdichte (B) einzustellen. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang wieder auf das zuvor beschriebene Allgemeine zu den Voraussagen. Des Weiteren umfasst das vorgeschlagene Verfahren ein Einstellen der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) entsprechend dieser Ausrichtungsparameter. Außerdem umfasst das Verfahren in dieser Weiterbildung ein Variieren der Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums.
Abschließend prüft die Vorrichtung bei der Ausführung einer Weiterbildung des Verfahrens in analoger Weise zum allgemeinen Verfahren, ob es sich um das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) handelt. Sofern diese Überprüfung ergibt, dass das eingestellte Minimum nicht das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) ist, wiederholt die vorschlagsgemäße Vorrichtung bei der Durchführung der Weiterbildung des Verfahrens die zuvor beschriebenen Schritte des Verfahrens.
Gruppe IVd: Kippwinkeleinstellung mit dem Fluoreszenzmerkmal bei 102,4mT
In einer dritten Weiterbildung des allgemeinen Verfahrens erfolgt wieder ein Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT), in dem diese Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) sich befinden müssen, um die Ausrichtung eines oder mehrerer NV-Zentren in Übereinstimmung mit der Richtung einer magnetischen Flussdichte (B) einzustellen. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang wieder auf das zuvor beschriebene Allgemeine zu den Voraussagen. Des Weiteren umfass das vorgeschlagene Verfahren ein Einstellen der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) entsprechend dieser Ausrichtungsparameter. Außerdem umfasst das Verfahren in dieser Weiterbildung ein Variieren der Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums.
Abschließend prüft die Vorrichtung bei der Ausführung einer Weiterbildung des Verfahrens in analoger Weise zum allgemeinen Verfahren, ob es sich um das 102.4mT Minimum (E_102.4,0) handelt. Sofern diese Überprüfung ergibt, dass das eingestellte Minimum nicht das 102.4mT Minimum (E_102.4,0) ist, wiederholt die vorschlagsgemäße Vorrichtung bei der Durchführung der Weiterbildung des Verfahrens die zuvor beschriebenen Schritte des Verfahrens.
Gruppe IVe: Kippwinkeleinstellung mit dem Fluoreszenzmerkmal bei 59,5mT
In einer vierten Weiterbildung des allgemeinen Verfahrens erfolgt wieder Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT), in dem diese Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) sich befinden müssen, um die Ausrichtung eines oder mehrerer NV-Zentren in Übereinstimmung mit der Richtung einer magnetischen Flussdichte (B) einzustellen. Des Weiteren umfasst das vorgeschlagene Verfahren ein Einstellen der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) entsprechend dieser Ausrichtungsparameter. Außerdem umfasst das Verfahren in dieser Weiterbildung ein Variieren der Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums.
Abschließend prüft die Vorrichtung bei der Ausführung einer Weiterbildung des Verfahrens in analoger Weise zum allgemeinen Verfahren, ob es sich um das 59,5mT Minimum (E_59.5,0) handelt. Sofern diese Überprüfung ergibt, dass das eingestellte Minimum nicht das 59,5mT Minimum (E_59.5,0) ist, wiederholt die vorschlagsgemäße Vorrichtung bei der Durchführung der Weiterbildung des Verfahrens die zuvor beschriebenen Schritte des Verfahrens.
Gruppe V HD-NV-Diamanten
Gruppe Va Verwendung eines HD-NV-Diamanten
Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, einen HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung zu verwenden. Eine solche quantentechnologische Vorrichtung kann beispielsweise ein Sensor für eine physikalische Größe sein. Eine solche physikalische Größe können beispielsweise die magnetische Flussdichte B, die magnetische Erregung H, die zeitliche Änderung der elektrischen Flussdichte D, die zeitliche Änderung der elektrischen Feldstärke E, die elektrische Stromstärke, die Permeabilitätszahl µ_r, die Dielektrizitätszahl εr, der Ort x, die Geschwindigkeit v, die Beschleunigung a, die Erdbeschleunigung g, die Temperatur T, der mechanische Druck p etc. sowie deren zeitlichen Ableitungen und Integrale sein.
Die hier vorgelegte Schrift unterscheidet zwei Arten von HD-NV-Diamanten. Die erste Sorte sind 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV). Ein 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV) zeichnet sich im Sinne dieser Schrift dabei dadurch aus, dass die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr a von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.5,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist. Aus dem Stand der Technik war hier bisher nur ein kleiner Intensitätsabfall von knapp 1% bekannt. Die Herstellung der Diamanten gemäß dem Verfahren der DE 20 2020 106 110 U konnte nun aber die Dichte der NV-Zentren in den Diamanten nochmals steigern. Die Tiefe des Intensitätsminimums 59,5mT (E_59.5,0) ist somit ein direktes Maß für einen HD-NV-Diamanten. Die Heranziehung dieses Maßes als Qualitätsmaßstab für einen HDNV-Diamanten ist im Stand der Technik neu.
Die hier vorgelegte Schrift unterscheidet eine weitere Art der zwei Arten von HD-NV-Diamanten. Die zweite Sorte sind 34,0 mT-HD-NV-Diamanten (HDNV). Diese Sorte ist aus dem Stand der Technik vollkommen unbekannt.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt nun erstmals die Verwendung eines 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung vor.
Bei einem 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) weist die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr als 0,01% und/oder besser von mehr als 0,02% und/oder besser von mehr als 0,05% und/oder besser von mehr als 0,1% und/oder besser von mehr als 0,2% und/oder besser von mehr als 0,5% und/oder besser von mehr als 1% und/oder besser von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0 mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen äquivalenten, also gleichausgerichteten NV-Zentren hinweist.
Typischerweise sind 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) gleichzeitig auch 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV), aber nur eine geringe Anzahl an 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) sind gleichzeitig auch 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV). 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) zeigen also eine besonders hohe Dichte an NV-Zentren, was für viele Anwendungen besonders vorteilhaft ist. Durch diese extrem hohe Dichte an paramagnetischen Zentren ergeben sich ganz neue Anwendungen, da diese Diamanten dann auch eine höhere Dichte an Kopplungspaaren zu anderen inäquivalenten NV-Zentren und eine höhere Dichte an Kopplungspaaren zu den nuklearen Spins von Isotopen mit magnetischen nuklearem Kernspin eine höhere Dichte an Kopplungspaaren zu anderen paramagnetischen Zentren, die nicht NV-Zentren sind, zeigen. Hierdurch erschließen diese Materialien ganz neue Anwendungsfelder.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt die Verwendung eines 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung vor.
Bei einem 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) zeigt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0). Der physikalische Hintergrund dieses Fluoreszenzmerkmals ist derzeit noch ungeklärt.
Typischerweise können 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) und 59,5mT-HD-NV-Diamanten gleichzeitig auch 0,0mT-Diamanten (HDNV) sein, aber nicht alle 0,0mT-Diamanten (HDNV) sind gleichzeitig auch 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV). Beispielsweise ist es denkbar, solche Diamanten (HDNV) auf Basis anderer paramagnetischer Zentren als NV-Zentren herzustellen. Solche Zentren können beispielsweise, aber nicht nur SiV-Zentren oder GeV-Zentren oder ST1-Zentren oder TR12-Zentren sein.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher die Verwendung eines HD-iP-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung vor, wobei der HD-iP-Diamanten (HDNV) eine hohe Dichte an gleichartigen und äquivalenten paramagnetischen Zentren, also gleichausgerichteten paramagnetischen Zentren gleicher Art, aufweist. Ein HD-iP-Diamant (HDNV) im Sinne dieser Schrift zeichnet sich dadurch aus, dass die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-iP-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr als 0,01% und/oder besser von mehr als 0,02% und/oder besser von mehr als 0,05% und/oder besser von mehr als 0,1% und/oder besser von mehr als 0,2% und/oder besser von mehr als 0,5% und/oder besser von mehr als 1% und/oder besser von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den HD-iP-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B), der auf eine Wechselwirkung zwischen Paaren gleicher und äquivalenter paramagnetischer Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen äquivalenten, also gleichausgerichteten paramagnetischen Zentren hinweist.
Typischerweise sind 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) und 59,5mT-HD-NV-Diamanten gleichzeitig auch HD-iP-Diamanten (HDNV), aber nicht alle HD-iP-Diamanten (HDNV) sind gleichzeitig auch 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) oder 59,5mT-HD-NV-Diamanten. Beispielsweise ist es denkbar, HD-iP-Diamanten (HDNV) auf Basis anderer paramagnetischer Zentren als NV-Zentren herzustellen. Solche Zentren können beispielsweise aber nicht nur SiV-Zentren oder GeV-Zentren oder ST1-Zentren oder TR12-Zentren sein.
Die technische Lehre der DE 20 2020 106 110 U zur Herstellung solcher HD-NV-Diamanten ist hiermit Teil der hier vorgelegten Offenlegung. Soweit das nationale Recht dies erlaubt ist somit die Kombination der technischen Lehre der DE 20 2020 106 110 U mit der hier vorgelegten technischen Lehre Teil der Offenbarung der hier vorgelegten Schrift.
Gruppe Vb Diamanten mit NV-NV-Kopplung
Die hier vorgelegte Schrift schlägt zur Selektion der richtigen Diamanten als HD-NV-Diamanten eine quantentechnologische Vorrichtung vor, die einen Diamant (HDNV) umfasst und die ein NV-Zentren-Paar zweier gekoppelter NV-Zentren in Diamant aufweist. Die quantentechnologische Vorrichtung nutzt vorschlagsgemäß dieses NV-Zentren-Paar für die Erfüllung des bestimmungsgemäßem Zweckes der Vorrichtung. Hinsichtlich der möglichen bestimmungsgemäßen Zwecke verweist die hier vorgelegte Schrift auf die Liste der Schriften aus dem Stand der Technik.
Gruppe Vc 59mT HD-NV-Diamanten
Diamant mit 59.5mT NV-NV-Kopplung und 59mT HD-NV-Diamant
Die hier vorgelegte Schrift schlägt einen 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) vor, der ein NV-Zentren-Paar zweier gekoppelter NV-Zentren umfasst. Dabei ist der 59,5mZ-HD-NV-Diamant (HDNV) bevorzugt für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt. Ein solcher 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) zeichnet sich gemäß der hier vorgestellten Schrift dadurch aus, dass die Intensitätswertkurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paares bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.1,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren des NV-Zentren-Paares hinweist.
Eine Weiterbildung eines solchen 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) weist beispielsweise eine Vielzahl untereinander gekoppelter NV-Zentren in einer Vielzahl von NV-Zentren-Paaren auf, wobei der 59,5-HD-NV-Diamant (HDNV) für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt ist. Diese Weiterbildung des 59,5mT-HD-NV-Diamanten zeichnet sich gemäß der hier vorgelegten Schrift dadurch aus, dass die Intensitätswertkurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum 59,5mT-HD-NV-Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 2% und/oder bevorzugt von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.1,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist.
Bevorzugt weist in einer Weitebildung des 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) der 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV) eine Drei-Spin-Kopplung zwischen NV-NV-P1 oder NV-P1-P1 auf. Hierbei meint wieder NV-NV-P1 eine Kopplung zwischen einem ersten NV-Zentrum und einem zweiten NV-Zentrum, das vom ersten NV-Zentrum verschieden ist, und einem ersten P1-Zentrum. NV-P1-P1 meint hier eine Kopplung zwischen einem ersten NV-Zentrum und einem ersten P1-Zentrum und einem zweiten P1-Zentrum, das vom ersten P1-Zentrum verschieden ist.
Außerdem weist der 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV) in einer Weiterbildung des 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) eine Kopplung von magnetisch äquivalenten NV-Zentren und/oder die Kopplung von magnetisch nicht äquivalenten, d.h. inäquivalenten, NV-Zentren auf.
Des Weiteren weist bevorzugt in einer Weiterbildung des 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) die Intensitätswertkurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren im 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte (B) Merkmale im Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (B) in Form von Extrema in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte (B) insbesondere nahe einer magnetischen Flussdicht von ca. 102mT (E_102.4,0), auf, im Folgenden auch als Fluoreszenzstrahlungsmerkmale bezeichnet, die als Merkmale (E_GSLAC13C, E_120.4,1a, E_120.4,1b, E_120.4,2a, E_120.4,2b, E_120.4,3a, E_120.4,3b, E_120.4,4a, E_120.4,4b, E_120.4,5a, E_120.4,5b, E_120.4,6a, E_120.4,6b) einer Kopplung zwischen Paaren aus einem oder mehreren NV-Zentren und einem Isotop mit einem nuklearen Spin, insbesondere dem nuklearen Spin eines ¹³C-Isotops, aufgefasst werden können.
Typischerweise weist in Weiterbildungen der 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV) einen Abfall der Intensität der Fluoreszenzstrahlung 59,5mT (E_59.5,0) einerseits und zusätzlich bei 0mT bis 10mT und/oder ca. 34mT (E_34,0) und/oder 51mT (E_51,0) und/oder 9,5mT (E_9.5,0) und/oder 102,4mT (E_102.4,0) auf.
Bevorzugt weist in Weiterbildungen der 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV) eine Kopplung von zumindest zwei magnetisch äquivalenten NV-Zentren auf, wobei zwei NV-Zentren dann magnetisch äquivalent sind, wenn sie die gleiche Ausrichtung innerhalb der Diamantkristalls aufweisen. Dies ermöglicht die Erkennung als 34,0mT-HD-NV-Diamant.
Nichtsdestotrotz kann der 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV) zusätzliche auch eine Kopplung von zumindest zwei magnetisch inäquivalenten NV-Zentren aufweisen, ohne dass die Brauchbarkeit typischerweise für die üblichen Quantensensoranwendungen sinkt. Die hier vorgelegte Schrift verweist hier auf die Liste der zitierten Schriften. Zwei NV-Zentren sind im Sinne der hier vorgelegten Schrift dann magnetisch inäquivalent, wenn sie eine unterschiedliche Ausrichtung innerhalb des Diamantkristalls aufweisen.
In Weiterbildungen des 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) weist der 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV) eine Vielzahl von Kopplungen von magnetisch äquivalenten NV-Zentren und/oder eine Vielzahl von Kopplungen von magnetisch inäquivalenten NV-Zentren auf, was die Fluoreszenzmerkmale besser hervortreten lässt.
Quantentechnologische Vorrichtung mit 59.5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV)
Die hier vorgelegte Schrift schlägt nun eine quantentechnologische Vorrichtung mit einem HD-NV-Diamanten (HDNV) vor, die sich dadurch auszeichnet, dass die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) (E_59.5,0) von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist und/oder dass der HD-NV-Diamant (HDNV) ein 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV), wie vorbeschrieben ist. Hinsichtlich der quantentechnologischen Vorrichtung verweist die hier vorgelegte Schrift auf die Vorrichtungen aus dem genannten Stand der Technik. Die hier beschriebene Vorrichtung eignet sich besonders, da ein 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV) ein verbessertes Messignal aufgrund der großen NV-Zentren-Dichte liefert.
Quantentechnologisches Verfahren mit 59.5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV)
Die hier vorgelegte Schrift schlägt nun in analoger Weise ein quantentechnologisches Verfahren unter Verwendung eines HD-NV-Diamanten (HDNV) vor, das sich dadurch auszeichnet, dass die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist und/oder dass der HD-NV-Diamant (HDNV) ein 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV), wie vorbeschrieben, ist. Hinsichtlich der quantentechnologischen Verfahren verweist die hier vorgelegte Schrift auf die Verfahren aus dem genannten Stand der Technik. Das hier beschriebene Verfahren eignet sich besonders, da ein 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV) ein verbessertes Messignal aufgrund der großen NV-Zentren-Dichte liefert.
Gruppe Vd 59mT NV-NV Kopplung
Bereits weiter oben hat die hier vorgelegte Schrift eine quantentechnologische Vorrichtung vorgeschlagen, die Diamant (HDNV) umfasst und die ein NV-Zentren-Paar zweier gekoppelter NV-Zentren in Diamant aufweist. Wie oben bereits beschrieben nutzt die vorgeschlagene quantentechnologische Vorrichtung das NV-Zentren-Paar bevorzugt für die Erfüllung des bestimmungsgemäßem Zweckes. Die hier vorgelegte Schrift verweist hinsichtlich der Interpretation des Begriffs „bestimmungsgemäßer Zweck“ auf die Vorrichtung aus den Schriften der Liste der zitierten Schriften in dieser Schrift. Die quantentechnologische Vorrichtung zeichnet sich in einer Weiterbildung dadurch aus, dass die Intensitätswertkurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars des NV-Zentren-Paares des Diamanten (HDNVD) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.1,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren des NV-Zentren-Paares hinweist und/oder dass der Diamant (HDNV) ein 59,5mT-HD-NV-Diamant (HDNV) ist oder dass der Diamant (HDNV) einen Diamantbereich umfasst, der ein 59,5mT-HD-NV-Diamant ist. Ein solcher Diamant ist für die Verwendung beispielsweise in Quantensensoren besonders geeignet, da er besonders gute Signale liefert.
Eine Weiterbildung der quantentechnologische Vorrichtung bzw. der Diamant in der quantentechnologischen Vorrichtung weisen bevorzugt eine Vielzahl von NV-Zentren-Paaren auf, die die Signale ebenfalls verbessern.
Sofern eine solche Vorrichtung einen Messwert für eine physikalische Größe ermitteln soll, weist eine solche quantentechnologische Vorrichtung in einer Weiterbildung derselben eine Pumpstrahlungsquelle (LD), einen Filter (F1), einen Fotodetektor (PD) und eine Auswerteeinheit auf. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) umfassen. In der vorgeschlagenen Vorrichtung bestrahlt die Pumpstrahlungsquelle (LD) das NV-Zentren-Paar im Diamanten mit Pumpstrahlung (LB) woraufhin typischerweise das NV-Zentren-Paar Fluoreszenzstrahlung (FL) abstrahlt. Der Filter (F1) trennt die Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars von der Pumpstrahlung (LB), sodass bevorzugt im Wesentlichen nur Fluoreszenzstrahlung (FL) insbesondere des NV-Zentren-Paares den Fotodetektor (PD). Der Fotodetektor (PD) wandelt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars bzw. den zeitlichen Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars in einen Wert eines Empfängerausgangssignals (S0) bzw. einen zeitlichen Werteverlauf des Werts des Empfängerausgangssignals (S0). Die Auswerteeinheit wandelt den Wert eines Empfängerausgangssignals (S0) bzw. den zeitlichen Werteverlauf des Empfängerausgangssignals (S0) in einen Messwert bzw. in einen zeitlichen Messwertverlauf für eine physikalische Größe. Damit dies möglich ist muss die zu messende physikalische Größe die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars beeinflussen. Diese physikalischen Größen können beispielsweise folgende Größen sein: der Wert der magnetischen Flussdichte B, der Wert der magnetischen Erregung H, der Wert des mechanischen Stresses bzw. des mechanischen Stresstensors im Diamanten, die Beschleunigung a, die Position x, die Geschwindigkeit v, die Temperatur T, die zeitliche Veränderung der elektrischen Flussdichte dD/dt, das Ring-Integral der elektrischen Feldstärke E, die Permeabilitätszahl µ_r der Umgebung und/oder deren n-te zeitliche Ableitung dµ_r/dtⁿ, die Dielektrizitätszahl ε_r der Umgebung und/oder deren n-te zeitliche Ableitung dε_r/dtⁿ, die Erdbeschleunigung a, der mechanische Druck p, die elektrische Stromstärke I, die elektrische Stromdichte J, die Raumkrümmung und/oder den Krümmungstensor. Diese Liste ist hier nicht vollständig. Die Auswerteeinheit hält den Messwert und/oder den zeitlichen Verlauf des Messwerts oder ein daraus abgeleitetes Signal für die physikalische Größe bereit und/oder gibt diese Informationen aus. Vorteil ist die effiziente Messung physikalischer Größen.
Eine Weiterbildung dieser Vorrichtungen dieser Gruppe Vd ist eine quantentechnologische Vorrichtung, bei der das NV-Zentren-Paar einem magnetischen Bias-Feld mit einer magnetischen Flussdichte B mit einem Wert zwischen 57mT und 66mT ausgesetzt ist, wobei ein Bias-Feld von 59,5mT bevorzugt ist. Hierdurch kann die Vorrichtung das Fluoreszenzmerkmal des 59,5mT-Fluoreszenzmerkmals (E_59.5.0) nutzen.
Eine vorschlagsgemäße quantentechnologische Vorrichtung der Gruppe Vd kann somit in einer Weiterbildung der Erfindung auch als ein Empfänger für eine elektromagnetische Welle arbeiten. Aufgrund der erhöhten Empfindlichkeit kann eine solche Vorrichtung dann erhöhte Reichweiten erzielen.
In einer weiteren Weiterbildung wandelt die quantentechnologische Vorrichtung den zeitlichen Verlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars in einen zeitlichen Verlauf eines Empfangssignals (S0). Im Signalpfad nachfolgende Teilvorrichtungen können dann das Empfangssignal weiterverarbeiten.
In Analogie zu der vorbeschriebenen quantentechnologischen Vorrichtung, die die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL9 der paramagnetischen Zentren auswertet, gibt die hier vorgelegte Schrift auch wieder eine entsprechende quantentechnologische Vorrichtung an, die die Verzögerungszeit der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungsquelle (LD) und/oder dem Modulationssignal (S5) oder einem daraus abgeleiteten Signal auswertet. Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher für die hier beschriebene Gruppe eine quantentechnologische Vorrichtung auf Basis der oben beschriebenen Vorrichtungen vor, die eine Pumpstrahlungsquelle (LD), einen Filter (F1), einen Fotodetektor (PD) und eine Auswerteeinheit umfasst. Die Auswerteeinheit kann wieder insbesondere einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) umfassen. Wie zuvor bestrahlt wieder die Pumpstrahlungsquelle (LD) das NV-Zentren-Paar im Diamanten mit einem Modulationssignal modulierten Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp). Aufgrund dieser Bestrahlung strahlt das NV-Zentren-Paar eine modulierte Fluoreszenzstrahlung (FL) ab. Der Filter (F1) trennt die Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars wieder bevorzugt von der Pumpstrahlung (LB), sodass im Wesentlichen nur Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) der Fluoreszenzstrahlung (FL) und damit im Wesentlichen insbesondere Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paares den Fotodetektor (PD) erreicht. Der der Fotodetektor (PD) erfasst den zeitlichen Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars und wandelt diesen in einen zeitlichen Werteverlauf eines Empfängerausgangssignals (S0). Die Auswerteeinheit wandelt bevorzugt die zeitliche Verzögerung des zeitlichen Werteverlaufs des Empfängerausgangssignals (S0) gegenüber dem Modulationssignal (S5) in einen Messwert und/oder einen Messwertverlauf für eine physikalische Größe. Diese physikalische Größe beeinflusst die zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) bzw. der Modulation des Modulationssignals (S5) bzw. einem daraus abgeleiteten Signal. Typischerweise nimmt diese Schrift an, dass die Verzögerung der Modulation des Modulationssignals gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) im Wesentlichen für die jeweilige Anwendung vernachlässigbar ist. Daher kann der Leser der hier vorgelegten Schrift ausdrücklich eine Erfassung der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) mitlesen, wenn von der Erfassung der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber einer Modulation der Pumpstrahlung (LB) die Rede ist. Umgekehrt kann der Leser der hier vorgelegten Schrift ausdrücklich ebenfalls eine Erfassung der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) mitlesen, wenn von der Erfassung der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber einer Modulation des Modulationssignals (S5) die Rede ist. Dies gilt für die gesamte hier vorgelegte Schrift. Die besagte physikalische Größe beeinflusst die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars und die Verzögerung des zeitlichen Intensitätsverlaufs der Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars gegenüber dem Modulationssignal. Die hier vorgelegte Schrift beschreibt bereits an verschiedenen vorausgehenden Stellen, welcher Natur physikalische Größen sein können, die die Fluoreszenzstrahlung (FL) beeinflussen können. Das dort und im zitierten Stand der Technik Beschriebene trifft auch hier ausdrücklich zu. Das Besondere ist nun, dass das NV-Zentren-Paar einem magnetischen Bias-Feld mit einer magnetischen Offset-Flussdichte B₀ mit einem Wert zwischen 30 mT und 37 mT ausgesetzt ist, wobei ein Bias-Feld mit einer magnetischen Offset-Flussdichte B₀ von 34,0 mT bevorzugt ist. Hierdurch führt die quantentechnologische Vorrichtung die Messung in der Näher des 34,0 mT-Fluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) durch. Dies hat den Vorteil einer erhöhten Empfindlichkeit. Die Auswerteeinheit hält dann wieder den Messwert bzw. Messwertverlauf für die physikalische Größe zumindest teilweise bereithält und/oder gibt ihn aus. Eine beispielhafte Auswerteeinheit umfasst beispielsweise die Steuervorrichtung (STV) mit einem Rechnerkern (CPU) und einem nicht flüchtigen Speicher (NVM) und einem Schreib/Lesespeicher (RAM) und einer Datenbusschnittstelle (DBIF) und einer Motor Daten Bus Schnittstelle (MDBIF) und einem internen Datenbus (INTDB) und einem Externen Datenbus (EXTDB) und einem vorrichtungsinterner Datenbus (MDB) und einem Lock-In-Verstärker (LIA) oder dergleichen und einem Wellenformgenerator (WFG) mit frei programmierbarer Wellenform.
Bevorzugt umfasst die quantentechnologische Vorrichtung in einer Weiterbildung eine Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT). Die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) richtet den Diamanten gegenüber einem Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B) aus.
Bevorzugt umfasst Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) ein Einkreisgoniometer oder ein Zweikreisgoniometer (MEMSG) oder ein Dreikreisgoniometer.
Gruppe VI Diamant mit 34mT NV-NV-Kopplung äquivalenter NV-Zentrums-Paare und HD-NV-Diamant)
Die hier vorgelegte Schrift offenbart somit einen Diamanten (HDNV), der Vorzugsweise mittels einer Methodik entsprechend der technischen Lehre der DE 20 2020 106 110 U hergestellt wurde. Der Diamant weist bevorzugt ein NV-Zentren-Paar zweier gekoppelter äquivalenter NV-Zentren auf, wobei der Diamant (HDNV) für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt ist. Der Diamant zeichnet sich dadurch aus, dass die Intensitätswertkurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paares bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 0,01% und/oder besser von mehr als 0,02% und/oder besser von mehr als 0,05% und/oder besser von mehr als 0,1% und/oder besser von mehr als 0,2% und/oder besser von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder besser von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0 mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung äquivalenter Pare von NV-Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den äquivalenten NV-Zentren hinweist.
Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um einen HD-NV-Diamant (HDNV) mit einer Vielzahl von untereinander gekoppelter NV-NV-Zentren-Paaren aus äquivalenten NV-Zentren. Bevorzugt ist ein solcher HDNV-Diamant für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt. Bevorzugt wurde ein solcher Dimant Vorzugsweise mittels einer Methodik entsprechend der technischen Lehre der DE 20 2020 106 110 U hergestellt. Ein solcher HD-NV-Diamant zeichnet sich dadurch aus, dass die Intensitätswertkurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum HD-NV-Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 0,01% und/oder besser von mehr als 0,02% und/oder besser von mehr als 0,05% und/oder besser von mehr als 0,1% und/oder besser von mehr als 0,2% und/oder besser von mehr als 0,5% und/oder besser von mehr 1% und/oder besser von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0 mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung äquivalenter Pare von NV-Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den äquivalenten NV-Zentren hinweist.
Besonders bevorzugt weisen solche HD-NV-Diamanten (HDNV) auch eine Drei-Spin-Kopplung zwischen NV-NV-P1 oder NV-P1-P1 auf. Dabei meint NV-NV-P1 eine Kopplung zwischen einem ersten NV-Zentrum und einem zweiten NV-Zentrum, das vom ersten NV-Zentrum verschieden ist, und einem ersten P1-Zentrum. NV-P1-P1 meint dabei eine Kopplung zwischen einem ersten NV-Zentrum und einem ersten P1-Zentrum und einem zweiten P1-Zentrum, das vom ersten P1-Zentrum verschieden ist.
Auch kann ein solcher HD-NV-Diamant (HDNV) eine Kopplung von magnetisch äquivalenten NV-Zentren und/oder die Kopplung von magnetisch nicht äquivalenten, d.h. inäquivalenten, NV-Zentren aufweisen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wen die unterschiedliche Orientierung in Sensorsystemen ausgenutzt werden soll.
Typischerweise weist dann die Intensitätswertkurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren in dem HD-NV-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte (B) Merkmale im Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (B) in Form von Extrema in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte (B) insbesondere nahe einer magnetischen Flussdicht von ca. 102mT (E_102.4,0), auf. Die hier vorgelegte Schrift bezeichnet solche Extrema im Folgenden auch als Fluoreszenzstrahlungsmerkmale. In dem hier erwähnten Fall können diese Fluoreszenzmerkmale als Merkmale (E_GSLAC13C, E_120.4,1a, E_120.4,1b, E_120.4,2a, E_120.4,2b, E_120.4,3a, E_120.4,3b, E_120.4,4a, E_120.4,4b, E_120.4,5a, E_120.4,5b, E_120.4,6a, E_120.4,6b) einer Kopplung zwischen Paaren aus einem oder mehreren NV-Zentren und einem Isotop mit einem nuklearen Spin, insbesondere dem nuklearen Spin eines ¹³C-Isotops, aufgefasst werden.
Ein HD-NV-Diamant (HDNV) weist typischerweise einen Abfall der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei 0mT bis 10mT und/oder ca. 34mT (E_34,0) und/oder 51mT (E_51,0) und/oder 59,5mT (E_59.5,0) und/oder 9,5mT (E_9.5,0) und/oder 102,4mT (E_102.4,0) auf. Ganz besonders markant ist der Abfall der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei ca. 34mT (E_34,0), der bisher vollkommen unbekannt war.
Zum Ersten kann somit ein solcher HD-NV-Diamant (HDNV) eine Kopplung von zumindest zwei magnetisch äquivalenten NV-Zentren aufweisen, wobei zwei NV-Zentren dann magnetisch äquivalent sind, wenn sie die gleiche Ausrichtung innerhalb der Diamantkristalls aufweisen. Zum Zweiten kann somit ein solcher HD-NV-Diamant (HDNV) eine Kopplung von zumindest zwei magnetisch inäquivalenten NV-Zentren aufweisen, wobei zwei NV-Zentren dann magnetisch inäquivalent sind, wenn sie eine unterschiedliche Ausrichtung innerhalb der Diamantkristalls aufweisen.
Natürlich kann der HD-NV-Diamant (HDNV) auch eine Vielzahl, also mehr als zwei, von Kopplungen von magnetisch äquivalenten NV-Zentren und/oder eine Vielzahl, also mehr als zwei, von Kopplungen von magnetisch inäquivalenten NV-Zentren aufweisen.
Daraus ergibt sich eine quantentechnologische Vorrichtung mit einem HD-NV-Diamanten (HDNV), die sich dadurch auszeichnet, dass die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) (E_59.5,0) von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist. Natürlich kann der Diamant ein HD-NV-Diamant wie vorstehen beschrieben sein.
Eine solche Vorrichtung ist mikrowellenfrei und benötigt keine Ansteuerung mit Mikrowellen.
Zu dieser Vorrichtung korrespondiert ein quantentechnologisches Verfahren, das einen solchen HD-NV-Diamanten (HDNV) verwendet. Ein solches Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist. Natürlich kann der Diamant auch hier ein HD-NV-Diamant wie vorstehen beschrieben sein.
Gruppe VII Verwendung eines 0,0 mT HD-NV-Diamanten
Eine Beobachtung des Abfalls der Fluoreszenzintensität der Fluoreszenzstrahlung eines NV-Diamanten wird in der hier vorgehegten Schrift für HD-NV-Diamanten berichtet. Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher die Verwendung eines 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung, beispielsweise einen Quantensensor vor. Ein solcher 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) zeichnet sich und damit eine solche Vorrichtung dadurch aus, dass die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr als 0,01% und/oder besser von mehr als 0,02% und/oder besser von mehr als 0,05% und/oder besser von mehr als 0,1% und/oder besser von mehr als 0,2% und/oder besser von mehr als 0,5% und/oder besser von mehr als 1% und/oder besser von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt. Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift betrug der typische beobachtete Intensitätsabfall ca. 1,2%.
Hierzu korrespondiert ein 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV), wobei der 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren aufweist. Diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren innerhalb des ,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) zeichnet sich dadurch aus, dass die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr als 0,01% und/oder besser von mehr als 0,02% und/oder besser von mehr als 0,05% und/oder besser von mehr als 0,1% und/oder besser von mehr als 0,2% und/oder besser von mehr als 0,5% und/oder besser von mehr als 1% und/oder besser von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt. Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift betrug der typische beobachtete Intensitätsabfall ca. 1,2%.
Hierzu korrespondiert des Weiteren eine quantentechnologische Vorrichtung, wobei die quantentechnologische Vorrichtung einen 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) umfasst. Der der 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) weist zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren aufweist. Dieser Bereich kann im Sinne der hier vorgelegten Schrift auch den gesamten 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) umfassen. Diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren ist bevorzugt wieder dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr als 0,01% und/oder besser von mehr als 0,02% und/oder besser von mehr als 0,05% und/oder besser von mehr als 0,1% und/oder besser von mehr als 0,2% und/oder besser von mehr als 0,5% und/oder besser von mehr als 1% und/oder besser von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt. Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift betrug der typische beobachtete Intensitätsabfall ca. 1,2%.
Eine beispielhafte Anwendung einer solchen quantentechnologische Vorrichtung ist beispielsweise ein Quantensensor zur Bestimmung eines Werts einer physikalischen Größe ist, die die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) beeinflusst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang ausdrücklich auf die in der Liste der zitierten Schriften aufgeführten Schriften.
In ähnlicher Weise ergibt sich eine Verwendung eines 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung, bei die Vorrichtung wieder die Verzögerung auswertet. In dem Fall zeigt die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation eines Modulationssignal (S5) oder der Modulation einer Pumpstrahlung (LB) bei Bestrahlung mit einer mit der modulierten Pumpstrahlung (LB) einen typischen Anstieg (englisch: Increase) dieser zeitlichen Verzögerung von mehr als 0,01% und/oder besser von mehr als 0,02% und/oder besser von mehr als 0,05% und/oder besser von mehr als 0,1% und/oder besser von mehr als 0,2% und/oder besser von mehr als 0,5% und/oder besser von mehr als 1% und/oder besser von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0). Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift betrug der typische beobachtete Anstieg der zeitlichen Verzögerung ca. 1,2%.
In analoger Weise kann nun die hier vorgelegte Schrift wieder ein 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) auf Basis der zeitlichen Verzögerung definieren. Danach weist ein 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren auf. Dieser Bereich kann wieder den gesamten Diamanten umfassen. Diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren ist vorzugsweise wieder dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation eines Modulationssignal (S5) oder der Modulation einer Pumpstrahlung (LB) bei Bestrahlung mit einer mit der modulierten Pumpstrahlung (LB) einen typischen Anstieg (englisch: Increase) dieser zeitlichen Verzögerung von mehr als 0,01% und/oder besser von mehr als 0,02% und/oder besser von mehr als 0,05% und/oder besser von mehr als 0,1% und/oder besser von mehr als 0,2% und/oder besser von mehr als 0,5% und/oder besser von mehr als 1% und/oder besser von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt. Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift betrug der typische beobachtete Anstieg der zeitlichen Verzögerung ca. 1,2%.
In analoger Weise ergibt sich wieder eine quantentechnologische Vorrichtung, die einen 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) umfasst. Wie zuvor weist der 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren auf. Auch hier kann dieser Bereich wieder den gesamten Diamanten umfassen. Diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren ist typischerweise auch dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation eines Modulationssignal (S5) oder der Modulation einer Pumpstrahlung (LB) bei Bestrahlung mit einer mit der modulierten Pumpstrahlung (LB) einen typischen Anstieg (englisch: Increase) dieser zeitlichen Verzögerung von mehr als 0,01% und/oder besser von mehr als 0,02% und/oder besser von mehr als 0,05% und/oder besser von mehr als 0,1% und/oder besser von mehr als 0,2% und/oder besser von mehr als 0,5% und/oder besser von mehr als 1% und/oder besser von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt. Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift betrug der typische beobachtete Anstieg der zeitlichen Verzögerung ca. 1,2%.
Eine Weiterbildung der quantentechnologischen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die quantentechnologische Vorrichtung ein Quantensensor zur Bestimmung eines Werts einer physikalischen Größe ist, die die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation des Modulationssignal (S5) oder der Modulation einer Pumpstrahlung (LB) beeinflusst.
Gruppe VIII 59,5mT NV-NV Kopplung
Die hier vorgelegte Schrift beschreibt in dieser Gruppe nun eine quantentechnologische Vorrichtung, die einen Diamanten (HDNV) umfasst. Die Vorrichtung weist dabei ein NV-Zentren-Paar zweier gekoppelter NV-Zentren in Diamant auf. Die quantentechnologische Vorrichtung nutzt dieses NV-Zentren-Paar für die Erfüllung des bestimmungsgemäßen Zweckes. Beispielsweise kann es sich um ein NV-Zentren-Paar eines Quantensensors handeln.
Eine Weiterbildung der quantentechnologische Vorrichtung dieser Gruppe VII zeichnet sich dadurch aus, dass die Intensitätswertkurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars des NV-Zentren-Paares des Diamanten (HDNVD) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 2% und/oder besser von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.1,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren des NV-Zentren-Paares hinweist.
Eine weitere Weiterbildung der quantentechnologischen Vorrichtung weist bevorzugt eine Vielzahl von NV-Zentren-Paaren auf. Damit weist dann typischerweise auch ein Diamant der quantentechnologischen Vorrichtung eine Vielzahl von NV-Zentren-Paaren auf.
Eine solche quantentechnologische Vorrichtung der hier diskutierten gruppe VII umfasst bevorzugt eine Pumpstrahlungsquelle (LD), einen Filter (F1), einen Fotodetektor (PD) und eine Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit kann insbesondere bevorzugt einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) umfassen. Die Pumpstrahlungsquelle (LD) bestrahlt das NV-Zentren-Paar im Diamanten typischerweise mit Pumpstrahlung (LB). Dadurch strahlt das NV-Zentren-Paar typischerweise Fluoreszenzstrahlung (FL) ab. Der Filter (F1) trennt wieder die Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars von der Pumpstrahlung (LB), sodass im Wesentlichen nur Fluoreszenzstrahlung (FL) insbesondere des NV-Zentren-Paares den Fotodetektor (PD) erreicht. Der Fotodetektor (PD) wandelt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars bzw. den zeitlichen Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars in einen Wert bzw. einen Werteverlauf eines Empfängerausgangssignals (S0). Die Auswerteeinheit wandelt den Wert eines Empfängerausgangssignals (S0) in einen Messwert für eine physikalische Größe. Im Falle eines zeitlichen Werteverlaufs des Empfängerausgangssignals (S0) wandelt die Auswerteinheit den zeitlichen Werteverlauf eines Empfängerausgangssignals (S0) in einen zeitlichen esswertverlauf für diese physikalische Größe. Auf die möglichen physikalischen Größen, die die Fluoreszenz des NV-zentren-Paares beeinflussen hat diese Schrift bereits oben hingewiesen. Diese physikalischen Größen sind auch hier relevant. Die physikalische Größe beeinflusst daher die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars. Die Auswerteeinheit hält den Messwert für die physikalische Größe bereithält und/oder gibt ihn aus. Gleiches gilt für eine Folge von Messwerten.
Entsprechend der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift beschreibt eine Weiterbildung der quantentechnologische Vorrichtung der hier vorgestellten gruppe VII eine quantentechnologische Vorrichtungen, bei der das NV-Zentren-Paar einem magnetischen Bias-Feld mit einer magnetischen Flussdichte B mit einem Wert zwischen 57mT und 66mT ausgesetzt ist, wobei ein Bias-Feld von 59,5mT bevorzugt ist. Bevorzugt ist eine entsprechende physikalische Größe eine der Größen die magnetische Flussdichte B, die Beschleunigung a, die Geschwindigkeit v, der Ort x, die elektrische Flussdichte D oder die zeitliche Ableitung der elektrischen Flussdichte D, der mechanische Stress, der mechanische Stress-Tensor oder die Temperatur.
Hieraus ergibt sich, dass die quantentechnologische Vorrichtung ein Empfänger für eine elektromagnetische Welle sein kann. In dem beispielhaften Fall kann die quantentechnologische Vorrichtung beispielsweise den zeitlichen Verlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars in einen zeitlichen Verlauf einer Empfangssignals wandelt.
Eine vorschlagsgemäße quantentechnologische Vorrichtung umfasst dabei wieder bevorzugt eine Pumpstrahlungsquelle (LD), einen Filter (F1), einen Fotodetektor (PD) und eine Auswerteeinheit, die insbesondere einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) umfassen kann. Die Pumpstrahlungsquelle (LD) bestrahlt dann wieder das NV-Zentren-Paar im Diamanten mit einem Modulationssignal modulierten Pumpstrahlung (LB). Dabei strahlt das NV-Zentren-Paar eine modulierte Fluoreszenzstrahlung (FL) ab. der Filter (F1) trennt die Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars von der Pumpstrahlung (LB), sodass im Wesentlichen nur Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) der Fluoreszenzstrahlung (FL), insbesondere die Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paares, den Fotodetektor (PD) erreicht. Der Fotodetektor (PD) wandelt den zeitlichen Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars in einen zeitlichen Werteverlauf eines Empfängerausgangssignals (S0). Die Auswerteeinheit wandelt dann die zeitliche Verzögerung des zeitlichen Werteverlaufs des Empfängerausgangssignals (S0) gegenüber dem Modulationssignal in einen Messwert und/oder einen Messwertverlauf für eine physikalische Größe. Die physikalische Größe beeinflusst dabei die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars und /oder die zeitliche Verzögerung des zeitlichen Intensitätsverlaufs der Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars gegenüber dem Modulationssignal (S5).
Das NV-Zentren-Paar ist dabei bevorzugt einem magnetischen Bias-Feld mit einer magnetischen Flussdichte B mit einem Wert zwischen 57mT und 66mT ausgesetzt ist, wobei ein Bias-Feld von 59,5mT bevorzugt ist. Die Auswerteeinheit hält den Messwert bzw. Messwertverlauf für die physikalische Größe zumindest teilweise bereit und/oder gibt ihn aus.
Eine bevorzugte Weiterbildung der quantentechnologischen Vorrichtung umfasst bevorzugt eine Ausrichtungsvorrichtung, wobei die Ausrichtungsvorrichtung den Diamanten gegenüber einem Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B) ausrichtet.
Gruppe IX Vorrichtung mit Energiereserve
Die hier vorgelegte Schrift beschreibt nun auch ein Verfahren zum Betreiben eines Quantenmesssystems und/oder einer quantentechnologischen Vorrichtung, bei dem das Quantenmesssystem bzw. die quantentechnologische Vorrichtung Vorrichtungsteile umfassen, die Verbraucher elektrischer Energie sind. Das Problem, das das hier vorgeschlagene Verfahren löst, ist die Vermeidung von Einstrahlungen von elektromagnetischen Störungen über die Spannungsversorgungsleitungen. Das vorgeschlagene Verfahren zur Lösung dieses Problems umfasst die Schritte:

• Durchführung einer quantentechnologischen Messung unter Zuhilfenahme zumindest eines Quantenpunkts und/oder eines paramagnetischen Zentrums und/oder eines NV-Zentrums in Diamant und/oder einer Vielzahl von Quantenpunkten und/oder einer Vielzahl paramagnetische Zentren und/oder einer Vielzahl von NV-Zentren innerhalb eines ersten Zeitraums;
• Stoppen oder Unterlassen der Durchführung der quantentechnologischen Messung innerhalb eines zweiten Zeitraums;
• Versorgen von zumindest eines Teils der Vorrichtungsteile, die Verbraucher elektrischer Energie sind, mit elektrischer Energie in den ersten Zeiträumen, in denen die Messung erfolgt, aus einer Energiereserve (BENG).

Der erste Zeitraum ist dabei vom zweiten Zeitraum verschieden. Der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum sollen sich dabei zeitlich nicht überlappen.
Im ersten Zeitraum erfolgt also die Versorgung der empfindlichsten Vorrichtungsteile der quantentechnologischen Vorrichtung über die Energiereserve (BENG). Dabei handelt es sich bevorzugt um einen elektrischen Energiespeischer, wie beispielsweise einen Akkumulator oder eine wiederaufladbare Batterie oder eine Batterie oder einen Kondensator oder eine Induktivität. Im ersten Zeitraum versorgt bevorzugt ein Spannungsregler (SRG) die quantentechnologische Vorrichtung mit elektrischer Energie, beispielsweise aus einer Ladevorrichtung (LDV). Die quantentechnologischen Messungen und Operationen finden vorzugsweise im ersten Zeitraum statt. Bei der quantentechnologischen Vorrichtung der Gruppe IX kann es sich beispielsweise um einen Quantensensor, einen Quantenrauschgenerator QRNG (auch als TRNG bezeichnet) oder einen Quantencomputer handeln.
Bevorzugt erfolgt in einer Weiterbildung der Vorrichtung das Laden der Energiereserve (BENG) in den zweiten Zeiträumen insbesondere mittels einer Ladevorrichtung (LDV), insbesondere in Form eines Spannungsreglers (SRG) oder eines Stromreglers.
Wie bereits erwähnt kann die Energiereserve (BENG) beispielsweise eine Batterie, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, und/oder einen Akkumulator und/oder einen Kondensator und/oder eine Spule d.h. eine Induktivität umfassen.
Daher ist die Energiereserve (BENG) vorzugsweise wiederaufladbar, wobei das Laden der Energiereserve (BENG) mit Energie mittels einer Ladevorrichtung (LDV) erfolgt. Der Betrieb der quantentechnologischen Vorrichtung erfolgt dann bevorzugt umfassend den Schritt des elektrischen Trennens des Ladegeräts (LDV) in den ersten Zeitenräumen, beispielsweise mittels einer Trennvorrichtung (TS), von zumindest einen Teil der anderen Vorrichtungsteilen des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung. Dies stellt sicher, dass beispielsweise Störungen auf der automobilen Energiezuleitung, nicht per transienten die quantentechnologischen Verfahren stören können.
Bevorzugt führen das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene quantentechnologische Vorrichtung die Trennung mittels einer Trennvorrichtung (TS), insbesondere in Form eines Schalter oder eines Transistor oder einer Diode oder eines anderen Halbleiterschalters oder eines Relais oder eines MEMS-Relais oder dergleichen, durch.
Ein solches Quantenmesssystem und/oder eine solche quantentechnologische Vorrichtung kann beispielsweise innerhalb eines ersten Zeitraums eine quantentechnologische Messung unter Zuhilfenahme zumindest eines Quantenpunkts und/oder eines paramagnetischen Zentrums und/oder eines NV-Zentrums in Diamant und/oder einer Vielzahl von Quantenpunkten und/oder einer Vielzahl paramagnetische Zentren und/oder einer Vielzahl von NV-Zentren durchführen. Im Gegensatz dazu stoppt das Quantenmesssystem und/oder die quantentechnologische Vorrichtung innerhalb eines zweiten Zeitraums die quantentechnologische Messung oder quantentechnologische Operation oder führt diese quantentechnologische Messung oder Operation in diesem zweiten Zeitraum nicht durch. Quantensensoren, Quantenrauschgeneratoren und/oder Quantencomputer können dieses Verfahren beispielsweise nutzen. Wie zuvor ist der erste Zeitraum vom zweiten Zeitraum bevorzugt verschieden. Auch hier überlappen sich der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum sich zeitlich vorzugsweise nicht.
Auf dieser Basis kann die hier vorgelegte Schrift nun ein Quantenmesssystem und/oder die quantentechnologische Vorrichtung vorschlagen, die Vorrichtungsteile umfassen, die Verbraucher elektrischer Energie sind. Dabei ist das besondere, dass das Quantenmesssystem und/oder die quantentechnologische Vorrichtung eine Energiereserve (BENG) umfasst und dass diese Energiereserve (BENG) in den ersten Zeiträumen, in denen die quantentechnologische Messung erfolgt, zumindest einen Teil der Verbraucher elektrischer Energie mit elektrischer Energie versorgt.
Bevorzugt umfasst das Quantenmesssystem und/oder die quantentechnologische Vorrichtung eine Ladevorrichtung (LDV). Die Ladevorrichtung (LDV) lädt bevorzugt, insbesondere in Form eines Spannungsreglers oder eines Stromreglers, in den zweiten Zeiträumen die Energiereserve (BENG).
Die Energiereserve (BENG) umfasst bevorzugt wieder eine Batterie, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, und/oder einen Akkumulator und/oder einen Kondensator und/oder eine Spule und/oder eine mechanische Energiespeichervorrichtung.
Bevorzugt weist das vorschlagsgemäße Quantenmesssystems und/oder die quantentechnologische Vorrichtung eine Trennvorrichtung (TS) auf, wobei die Trennvorrichtung (TS) die Ladevorrichtung (LDV) in den ersten Zeitenräumen von zumindest einem Teil der übrigen Vorrichtungsteile des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung und/oder von zumindest einem Teil der Vorrichtungsteilen des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung, insbesondere solchen, die gegenüber Schwankungen der elektrischen Versorgungsspannung und/oder Schwankungen des elektrischen Versorgungsstromes empfindlich sind, elektrisch trennt.
Die Trennvorrichtung (TS) kann beispielsweise einen Schalter oder einen Transistor oder eine Diode oder einen anderen Halbleiterschalter oder ein Relais oder ein MEMS-Relais oder dergleichen umfassen.
Gruppe X Vorrichtung mit Goniometer (MEMSG)
Die hier vorgelegte Schrift schlägt nun vor, die Fluoreszenzmerkmale zur Ausrichtung der Kristalle bzw. Diamanten in der Produktion zu nutzen. Hierfür sind spezielle Ausrichtungshilfsmittel erforderlich.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher ein Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung mit einem Diamanten (HDNV), einer Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) und mit einem Einkreisgoniometer oder mit einem Zweikreisgoniometer (MEMSG) oder mit einem Dreikreisgoniometer vor. Diese Schrift bezeichnet Einkreisgoniometer und Zweikreisgoniometer (MEMSG) und Dreikreisgoniometer mit dem Sammelbegriff „Goniometer“. Ein Einkreisgoniometer im Sinne dieser Schrift ist typischerweise ein Instrument, das es ermöglicht, einen Gegenstand um eine Achse in eine Winkelposition bezogen auf einen Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen. Ein Zweikreisgoniometer (MEMSG) im Sinne dieser Schrift ist typischer Weise ein Instrument, das es ermöglicht, einen Gegenstand um zwei Achsen in eine Winkelposition bezogen auf zwei Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen. Ein Dreikreisgoniometer im Sinne dieser Schrift ist typischer Weise ein Instrument, das es ermöglicht, einen Gegenstand um drei Achsen in eine Winkelposition bezogen auf drei Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen. Der Diamant (HDNV) umfasst typischerweise zumindest ein paramagnetisches Zentrum und/oder eine Vielzahl paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren. Der Diamant kann als paramagnetische Zentren NV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder TR12-Zentren umfassen. Ganz allgemein kann der Diamant (HDNV) ein HD-NV-Diamant sein. Der Diamant (HDNV), insbesondere seine paramagnetischen Zentren) emittiert bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) Fluoreszenzstrahlung (FL). Die Pumpstrahlung (LB) kann dabei mit einer Modulation in Abhängigkeit von einem Modulationssignal (S5) moduliert sein. Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV)zeigt typischerweise bei korrekter Ausrichtung des Diamanten beim Durchstimmen der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer magnetischen Flussdichte B entsprechend diesem Fluoreszenzmerkmal zeigt. Auch zeigt der Dimant (HDNV) typischerweise bei korrekter Ausrichtung eine zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten gegenüber dem Modulationssignal (S5) oder der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) beim Durchstimmen der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums dieser zeitlichen Verzögerung der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer magnetischen Flussdichte B entsprechend einem Fluoreszenzmerkmal. Das Goniometer richtet den Diamanten (HDNV) im Betrieb des Quantenmesssystems und/oder im Betrieb der quantentechnologischen Vorrichtung zumindest zeitweise so aus, dass dieses Extremum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) für den Betrieb des Quantenmesssystems und/oder den Betrieb der quantentechnologischen Vorrichtung wirksam ist. Das Goniometer kann beispielsweise ein MEMS-Goniometer (MEMSG) sein.
Eine andere Ausführung des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung umfasst einen HD-NV-Diamanten (HDNV), eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) und ein Einkreisgoniometer oder ein Zweikreisgoniometer (MEMSG) oder ein Dreikreisgoniometer. Der HD-NV-Diamant umfasst in dieser Variante NV-Zentren, insbesondere Paare von NV-Zentren. Die NV-Zentren und/oder der HD-NV-Diamant bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) Fluoreszenzstrahlung (FL) emittieren. Die Pumpstrahlung (LB) ist dabei bevorzugt mit einer Modulation in Abhängigkeit von einem Modulationssignal (S5) moduliert. Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren und/oder des HD-NV-Diamanten (HDNV) zeigt beim Durchstimmen des Betrags der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer magnetischen Flussdichte B entsprechend diesem Fluoreszenzmerkmal. Die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren bzw. des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber dem Modulationssignal (S5) oder der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) zeigt beim Durchstimmen des Betrags der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums dieser Verzögerung der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer magnetischen Flussdichte B entsprechend einem Fluoreszenzmerkmal. Das Goniometer richtet den HD-NV-Diamanten (HDNV) im Betrieb des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung zumindest zeitweise so aus, dass dieses Extremum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) für den Betrieb des Quantenmesssystems und/oder den Betrieb der quantentechnologischen Vorrichtung wirksam ist. Das Goniometer kann beispielsweise ein MEMS-Goniometer (MEMSG) sein.
Eine andere Ausführung des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung umfasst einen Diamanten (HDNV), eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) und ein Einkreisgoniometer oder ein Zweikreisgoniometer (MEMSG) oder ein Dreikreisgoniometer. Ein Bereich innerhalb des Diamanten ist dabei bevorzugt nun ein HD-NV-Diamantbereich. Auf den HD-NV-Dimant Bereich treffen die Merkmale eines HD-NV-Diamanten zu. Insbesondere zeigt er bevorzugt die Fluoreszenzmerkmale (E_34.0,0) und (E_59.5,0). Der HD-NV-Diamantbereich weist daher NV-Zentren (NV1, NV2) auf. Der HD-NV-Diamantbereich emittiert bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) Fluoreszenzstrahlung (FL). Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren und/oder des HD-NV-Diamantbereichs (HDNV) zeigt beim Durchstimmen des Betrags der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer magnetischen Flussdichte B entsprechend diesem Fluoreszenzmerkmal. Die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren bzw. des HD-NV-Diamantbereichs (HDNV) gegenüber dem Modulationssignal (S5) oder der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) zeigt beim Durchstimmen des Betrags der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums dieser Verzögerung der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer magnetischen Flussdichte B entsprechend einem Fluoreszenzmerkmal. Ein Goniometer richtet den HD-NV-Diamantbereich im Betrieb des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung zumindest zeitweise so aus, dass dieses Extremum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) für den Betrieb des Quantenmesssystems und/oder den Betrieb der quantentechnologischen Vorrichtung wirksam ist. Das Goniometer kann beispielsweise ein MEMS-Goniometer (MEMSG) sein.
Eine andere Ausführung des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung umfasst einen Einkristall, eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) und ein Einkreisgoniometer oder ein Zweikreisgoniometer (MEMSG) oder ein Dreikreisgoniometer. Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung. Der Einkristall weist bevorzugt zumindest Paar aus zumindest einem ersten paramagnetischen Zentrum (NV1) und einem zweiten paramagnetischen Zentrum (NV2) auf. Das mindestens eine Paar aus paramagnetischen Zentren und/oder der Einkristall emittiert bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) Fluoreszenzstrahlung (FL).
Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des mindestens einen Paares aus paramagnetischen Zentren und/oder des Einkristalls zeigt beim Durchstimmen des Betrags der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer magnetischen Flussdichte B entsprechend diesem Fluoreszenzmerkmal. Die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des mindestens einen Paares aus paramagnetischen Zentren bzw. des Kristalls gegenüber dem Modulationssignal (S5) oder der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) zeigt beim Durchstimmen des Betrags der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums dieser Verzögerung der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer magnetischen Flussdichte B entsprechend dem Fluoreszenzmerkmal. Wobei dieses betreffende Fluoreszenzstrahlungsmerkmal typischer Weise auf eine Dipol-Dipol-Kopplung der beiden paramagnetischen Zentren infolge eines ausreichend kleinen Abstands der beiden paramagnetischen Zentren des Paars paramagnetischer Zentren zurückzuführen ist. Das Goniometer den Einkristall im Betrieb des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung zumindest zeitweise so ausrichtet, dass dieses Extremum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) für den Betrieb des Quantenmesssystems und/oder den Betrieb der quantentechnologischen Vorrichtung wirksam ist. Das Goniometer kann beispielsweise ein MEMS Goniometer (MEMSG) sein.
Bevorzugt ist dabei der Einkristall Diamantkristall ein Diamant. Bevorzugt sind die paramagnetischen Zentren dann NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder TR12-Zentren.
Neben der mechanischen Ausrichtung des Einkristalls, insbesondere des HD-NV-Diamanten, gegenüber dem Gehäuse und damit gegenüber dem Magnetfeld kann auch eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung das Magnetfeld gegenüber dem Einkristall, also beispielsweise gegenüber dem HD-NV-Diamanten ausrichten.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher eine Weiterbildung der Quantenmesssysteme und/oder quantentechnologischen Vorrichtungen vor. Dabei umfasst vorschlagsgemäß die Vorrichtung eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG, MGz, MGy, MGx), die am Ort der paramagnetischen Zentren (NV1, NV2) bzw. am Ort der des gekoppelten Paars paramagnetischer Zentren bzw. am Ort der NV-Zentren bzw. am Ort des gekoppelten NV-Zentren-Paares bzw. am Ort der SiV-Zentren bzw. am Ort des gekoppelten SiV-Zentren-Paares bzw. am Ort der GeV-Zentren bzw. am Ort des gekoppelten GeV-Zentren-Paares bzw. am Ort der ST1-Zentren bzw. am Ort des gekoppelten ST1-Zentren-Paares bzw. am Ort der TR12-Zentren bzw. am Ort des gekoppelten TR12-Zentren-Paares bzw. am Ort des Einkristalls bzw. am Ort des Diamanten bzw. am Ort des HD-NV-Diamanten eine magnetische Offset-Flussdichte B₀ erzeugt. Die magnetische Offset-Flussdichte B₀ überlagert sich summierend mit einer externen magnetischen Flussdichte B_ext zu einer magnetischen Gesamtflussdicht B_g m Ort der paramagnetischen Zentren (NV1, NV2) bzw. am Ort der des Paars gekoppelter paramagnetischer Zentren bzw. am Ort der NV-Zentren bzw. am Ort des gekoppelten NV-Zentren-Paares bzw. am Ort der SiV-Zentren bzw. am Ort des gekoppelten SiV-Zentren-Paares bzw. am Ort der GeV-Zentren bzw. am Ort des gekoppelten GeV-Zentren-Paares bzw. am Ort der ST1-Zentren bzw. am Ort des gekoppelten ST1-Zentren-Paares bzw. am Ort der TR11-Zentren bzw. am Ort des gekoppelten TR12-Zentren-Paares bzw. am Ort des Einkristalls bzw. am Ort des Diamanten bzw. am Ort des HD-NV-Diamanten. Die paramagnetischen Zentren (NV1, NV2) bzw. das Paar gekoppelter paramagnetischer Zentren bzw. die NV-Zentren bzw. das gekoppelte NV-Zentren-Paar bzw. die SiV-Zentren bzw. das gekoppelte SiV-Zentren-Paar bzw. die GeV-Zentren bzw. das gekoppelte GeV-Zentren-Paar bzw. die ST1-Zentren bzw. das gekoppelte ST1-Zentren-Paar bzw. die TR12-Zentren bzw. das gekoppelte TR12-Zentren-Paar bzw. der Einkristall bzw. der Diamant bzw. der HD-NV-Diamant geben bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) ab. Die Vorrichtung umfasst Mittel, um diese Fluoreszenzstrahlung (FL) zu erfassen und in einen Messwert zu wandeln, der von einem Parameter der Fluoreszenzstrahlung (FL) abhängt. Die Vorrichtung umfasst Mittel, um den Messwert bereitzuhalten und/oder zumindest zeitweise auszugeben.
In einer Weiterbildung ist die Vorrichtung einem externen Magnetfeld mit einer externen magnetischen Flussdichte B_ext ausgesetzt. Dabei hängt die Fluoreszenzstrahlung (FL) von der externen magnetischen Flussdichte B_ext ab. Die Vorrichtung umfasst bevorzugt Mittel, um diese Fluoreszenzstrahlung (FL) zu erfassen und in einen Messwert für einen Parameter der externen magnetischen Flussdichte B_ext, insbesondere den Betrag der externen magnetischen Flussdichte B_ext, zu wandeln. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung bevorzugt Mittel, um diesen Messwert bereitzuhalten und/oder zumindest zeitweise auszugeben.
In einer Weiterbildung ist die Vorrichtung einem externen physikalischen Parameter ausgesetzt. Die Fluoreszenzstrahlung (FL) hängt dabei von dem externen physikalischen ab. Die Vorrichtung umfasst bevorzugt Mittel, um diese Fluoreszenzstrahlung (FL) zu erfassen und in einen Messwert für einen diesen externen physikalischen zu wandeln. Des Weiteren umfasst bevorzugt die Vorrichtung Mittel, um diesen Messwert bereitzuhalten und/oder zumindest zeitweise auszugeben.
Des Weiteren schlägt die hier vorgelegte Schrift eine Weiterbildung des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung vor, bei der die Vorrichtung vorzugsweise über Mittel verfügt, den Spin der Elektronenkonfiguration eines oder mehrerer paramagnetischer Zentren bzw. eines oder mehrerer NV-Zentren bzw. eines oder mehrerer ST1-Zentren bzw. eines oder mehrerer TR12-Zentren bzw. eines oder mehrerer SiV-Zentren bzw. eines oder mehrerer GeV-Zentren bzw. eines oder mehrerer gekoppelter NV-Zentren-Paare bzw. eines oder mehrerer gekoppelter ST1-Zentren-Paare bzw. eines oder mehrerer gekoppelter TR12-Zentren-Paare bzw. eines oder mehrerer gekoppelter SiV-Zentren-Paare bzw. eines oder mehrerer gekoppelter GeV-Zentren-Paare bzw. eines oder mehrerer paramagnetische Zentren bzw. eines oder mehrerer Paare gekoppelter paramagnetische Zentren zu modifizieren. Hierbei kann es sich beispielsweise um gekreuzte Leitungen handeln. Die hier vorgelegte Schrift verweist auf die in der Liste der zitierten Schriften aufgeführten Schriften.
Gruppe XI Herstellverfahren mit Ausrichtvorrichtung und mit Cpk> 1,66
Die hier vorgelegte Schrift schlägt explizit vor, die Fluoreszenzmerkmale der Fluoreszenzstrahlung (FL) der Kristalle für die Ausrichtung der Kristalle, insbesondere der HD-NV-Diamanten und Diamanten in der Serienproduktion zu nutzen. Das Ergebnis der Anwendung eines solchen Verfahrens unter Nutzung einiger Fluoreszenzmerkmale ist eine Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen aus einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen. Diese n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen gleiche sich zwar, unterscheiden sich aber durch die üblichen Produktionsschwankungen. Eine Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen, die unter Benutzung der Fluoreszenzmerkmale hergestellt wurde weist als technisches Merkmal dann eine besonders gute Statistik auf. Damit die Statistik einigermaßen gute Aussagen liefern kann, ist eine Mindestanzahl an Stichproben nötig. Die
Basisanzahl n der Stichprobe der quantentechnologischen Vorrichtungen sollte daher größer als 10 und/oder besser größer als 20 und/oder besser größer als 50 und/oder besser größer als 100 und/oder besser größer als 200 und/oder besser größer als 500 und/oder besser größer als 1000 und/oder besser größer als 2000 und/oder besser größer als 5000 sein. Die Basisanzahl n ist eine ganze positive Zahl. Die Anzahl m der Gesamtpopulation der quantentechnologischen Vorrichtungen muss naturgemäß eine ganze positive Zahl größer oder gleich n sein. Die n quantentechnologischen Vorrichtungen sind somit gleich, aber eben nicht identisch ausgeführt, da sie sonst nicht unterscheidbar wären. Jede der quantentechnologischen Vorrichtungen weist jeweils ein Gehäuse dieser jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung auf. Jede der quantentechnologischen Vorrichtungen weist einen jeweiligen Kristall, insbesondere jeweiligen Diamanten auf. Der Kristall umfasst bevorzugt ein oder mehrere paramagnetische Zentren (NV1, NV2) bzw. ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren bzw. ein oder mehrere NV-Zentren bzw. ein oder mehrere gekoppelte NV-Zentren-Paare bzw. ein oder mehrere SiV-Zentren bzw. ein oder mehrere gekoppelte SiV-Zentren-Paare bzw. ein oder mehrere GeV-Zentren bzw. ein oder mehrere gekoppelte GeV-Zentren-Paare bzw. ein oder mehrere ST1-Zentren bzw. ein oder mehrere gekoppelte ST1-Zentren-Paare bzw. ein oder mehrere TR12-Zentren bzw. ein oder mehrere gekoppelte TR12-Zentren-Paare bzw. einen Einkristall bzw. einen Diamanten bzw. einen HD-NV-Diamanten bzw. einen HD-NV-Diamantbereich. Jedes Gehäuse einer jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung weist bevorzugt eine jeweilige Montagefläche auf. Diese jeweilige Montagefläche der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung können wir hier auf wie Arten definieren: Zum Ersten kann eine jeweilige Verbindungsfläche zwischen dem jeweiligen Diamanten der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung und dem jeweiligen Gehäuse der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung die jeweilige Montagefläche der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung definieren. Zum Zweiten können Befestigungspunkte des jeweiligen Gehäuses der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung die jeweilige Montagefläche der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung definieren. Diese Befestigungspunkte können beispielsweise Lötanschlüsse des Gehäuses Sein, die im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Insbesondere können solche Befestigungspunkte auch jeweilige elektrische Anschlüsse des jeweiligen Gehäuses der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung sein. Die jeweilige Montagefläche der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung weist dann stets eine jeweilige Flächennormale auf. Der jeweilige Kristall, bzw. Diamant, der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung weist eine jeweilige Kristallrichtung des jeweiligen Kristalls bzw. Diamanten der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung auf. Diese jeweilige Kristallrichtung ist typischerweise um einen jeweiligen Kippwinkel gegenüber der jeweiligen Flächennormale der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung verkippt. Der Kippwinkel kann dabei insbesondere im optimalen Fall 0° betragen. Die n jeweiligen Kippwinkel dieser n Kristallrichtungen der verschiedenen n gleichen, quantentechnologischer Vorrichtungen unterscheiden sich zumindest zweitweise, insbesondere im Betrieb, untereinander um nicht mehr als +/-10° und/oder besser nicht mehr als +/-5° und/oder besser nicht mehr als +/-2° und/oder besser nicht mehr als +/-1° besser und/oder besser nicht mehr als +/-0,5° und/oder besser nicht mehr als +/-0,2° und/oder besser nicht mehr als +/-0,1 und/oder besser nicht mehr als +/-0,05° und/oder besser nicht mehr als +/-0,02° und/oder besser nicht mehr als +/-0,01 und/oder besser nicht mehr als +/-0,005° und/oder besser nicht mehr als +/-0,002° und/oder besser nicht mehr als +/-0,001 bezogen auf das jeweilige Gehäuse der jeweiligen Vorrichtung . Dabei weisen diese Kippwinkel eine Streuung σ der Kippwinkel auf. Der Mittelwert der Kippwinkel sei hier µ. Dabei weisen diese Kippwinkel eine Streuung σ der Kippwinkel auf. Eine wichtige Größe in der Produktion ist der C_pk-Wert eines Parameters. Der C_pk-Wert ergibt sich dann nach der allgemeinen Lehre des Stands der Technik zur Berechnung des Cpk-Werts als $C_{pk} = [Minimum (μ - untere Stoppgrenze;obere Stoppgrenze - μ)] / (3 * σ)$
Bezogen auf den Kippwinkelbereich bedeutet das: $C_{pk} = [Minimum (μ + | Kippwinkelbereich |; | Kippwinkelbereich | - μ)] / (3 * σ)$
Die Ausarbeitung der technischen Lehre dieser Schrift ergab, dass der C_pk-Wert der Kippwinkel der n quantentechnologischen Vorrichtungen zu diesen Zeiten bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-10° und/oder +/-5° und/oder +/-2° und/oder +/-1° und/oder +/-0,5° und/oder +/-0,2° und/oder +/-0,1 und/oder +/-0,05° und/oder +/-0,02° und/oder +/-0,01 und/oder +/-0,005° und/oder +/-0,002° und/oder +/-0,001 bezogen auf die jeweiligen Flächennormalen der jeweiligen Montageflächen der jeweiligen Gehäuse der n gleichen, quantentechnologischer Vorrichtungen besser als 1,66 ist, wenn das Herstellverfahren der quantentechnologischen Vorrichtungen die Kristalle, also beispielsweise die Diamanten bzw. die HD-NV-Diamanten, unter Ausnutzung eines Fluoreszenzmerkmals, wie vorgeschlagen, mittels einer Ausrichtvorrichtung ausrichtet oder mittels einer vorrichtungsspezifisch einstellbaren Magnetfelderzeugungsvorrichtung die Richtung der jeweiligen magnetischen Offset-Flussdichte B₀ zur jeweiligen Kristallachse des jeweiligen Kristalls bzw. des jeweiligen Diamanten bzw. des jeweiligen HD-NV-Diamanten der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung ausrichtet.
Bevorzugt umfassen die n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen der Serienproduktion jeweils eine jeweilige Ausrichtvorrichtung für den jeweiligen Kristall bzw. für den jeweiligen Diamanten bzw. für den jeweiligen HD-NV-Diamanten der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung.
Ein solches Herstellverfahren ergibt dann als Ergebnis eine Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen, wobei jede der von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einen Kristall bzw. einen Diamanten bzw. einen HD-NV-Diamanten umfasst, der mittels einer Ausrichtvorrichtung für den Kristall bzw. für den Diamanten bzw. für den HD-NV-Diamanten zumindest zeitweise ausgerichtet wird oder ausgerichtet worden ist. Die Zeit der Ausrichtung ist dabei bevorzugt der Zeitraum ein Zeitpunkt oder Zeitraum während der Herstellung der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung. Es ist aber auch denkbar, dass die Ausrichtvorrichtung Teil der quantentechnologischen Vorrichtung ist und die quantentechnologische Vorrichtung erst im Betrieb Ausrichtparameter ermittelt oder berechnet oder aus einem Speicher abruft oder sonst wie erzeugt oder abruft und mit Hilfe dieser Ausrichtparameter die Ausrichtvorrichtung einstellt, so dass sich erst dann die gewünschte Präzision der Ausrichtung des Kristalls bzw. des Diamanten bzw. des HD-NV-Diamanten gegenüber dem Magnetfeld einstellt.
Gruppe XII Herstellverfahren mit Magnetausrichtung und mit Cpk>1,66
In Analoger Weise kann auch, wie bereits erwähnt, eine magnetfelderzeugende Vorrichtung das Magnetfeld gegenüber dem Kristall bzw. dem Diamanten bzw. dem HD-NV-Diamanten mit Hilfe der Fluoreszenzmerkmale ausrichten. Eine Serienproduktion unter Nutzung eines solchen Verfahrens ergibt dann als Ergebnis des Verfahrens eine Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen. Wieder sollte die Basisanzahl n der Stichprobe der n der quantentechnologischen Vorrichtungen größer als 10 und/oder besser größer als 20 und/oder besser größer als 50 und/oder besser größer als 100 und/oder besser größer als 200 und/oder besser größer als 500 und/oder besser größer als 1000 und/oder besser größer als 2000 und/oder besser größer als 5000 sein. Dabei ist die Gesamtgröße m der Gesamtpopulation eine ganze positive Zahl größer oder gleich n. Jede der quantentechnologischen Vorrichtungen weist dann bevorzugt jeweils eine magnetfelderzeugende Vorrichtung auf. Jede der magnetfelderzeugenden Vorrichtungen kann jeweils ein Magnetfeld mit einer jeweiligen Flussdichte B und einer jeweiligen Magnetfeldrichtung erzeugen. Jede der quantentechnologischen Vorrichtungen weist wieder einen Kristall bzw. einen Diamanten bzw. einen HD-NV-Diamanten auf. Der jeweilige Kristall bzw. jeweilige Diamant bzw. jeweilige HD-NV-Diamant jeder der quantentechnologischen Vorrichtungen weist eine Kristallrichtung auf. Bevorzugt weisen die jeweiligen Kristalle der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtungen bevorzugt ein oder mehrere paramagnetische Zentren (NV1, NV2) bzw. ein oder mehrere Paare paramagnetischer Zentren bzw. ein oder mehrere NV-Zentren bzw. ein oder mehrere gekoppelte NV-Zentren-Paare bzw. ein oder mehrere SiV-Zentren bzw. ein oder mehrere gekoppelte SiV-Zentren-Paare bzw. ein oder mehrere GeV-Zentren bzw. ein oder mehrere gekoppelte GeV-Zentren-Paare bzw. ein oder mehrere ST1-Zentren bzw. ein oder mehrere gekoppelte ST1-Zentren-Paare bzw. ein oder mehrere TR12-Zentren bzw. ein oder mehrere gekoppelte TR12-Zentren-Paare bzw. einen Einkristall bzw. einen Diamanten bzw. einen HD-NV-Diamanten bzw. einen HD-NV-Diamantbereich auf. Diese jeweilige Kristallrichtung des jeweiligen Kristalls der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung ist typischerweise bei Erzeugung eines magnetischen Feldes durch die jeweilige Magnetfeld erzeugende Vorrichtung dieser jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung um einen jeweiligen Kippwinkel gegenüber der jeweiligen Magnetfeldrichtung verkippt, wobei der Kippwinkel 0° sein kann. Die jeweiligen Kippwinkel der jeweiligen Vorrichtung der n quantentechnologischer Vorrichtungen unterscheiden sich typischerweise zumindest zweitweise, insbesondere im Betrieb, untereinander um einen Kippwinkelbereich von nicht mehr als +/-10° und/oder besser um nicht mehr als +/-5° und/oder besser um nicht mehr als +/-2° und/oder besser um nicht mehr als +/-1° und/oder besser um nicht mehr als +/-0,5° und/oder besser um nicht mehr als +/-0,2° und/oder besser um nicht mehr als +/-0,1 und/oder besser um nicht mehr als +/-0,05° und/oder besser um nicht mehr als +/-0,02° und/oder besser um nicht mehr als +/-0,01 und/oder besser um nicht mehr als +/-0,005° und/oder besser um nicht mehr als +/-0,002° und/oder besser um nicht mehr als +/-0,001° bezogen auf die jeweilige Magnetfeldrichtung der jeweiligen Vorrichtung. Der Mittelwert der Kippwinkel sei hier µ. Dabei weisen diese Kippwinkel eine Streuung σ der Kippwinkel auf. Eine wichtige Größe in der Produktion ist der C_Pk-Wert eines Parameters. Der C_Pk-Wert ergibt sich dann nach der allgemeinen Lehre des Stands der Technik zur Berechnung des Cpk-Werts als $C_{pk} = [Minimum (μ - untere Stoppgrenze;obere Stoppgrenze - μ)] / (3 * σ)$
Bezogen auf den Kippwinkelbereich bedeutet das: $C_{pk} = [Minimum (μ + | Kippwinkelbereich |; | Kippwinkelbereich | - μ)] / (3 * σ)$
Hierdurch ist der C_Pk-Wert der Kippwinkel dieser n Vorrichtungen zu diesen Zeiten bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-10° und/oder besser +/-5° und/oder besser +/-2° und/oder besser +/-1° und/oder besser +/-0,5° und/oder besser +/-0,2° und/oder besser +/-0,1 und/oder besser +/-0,05° und/oder besser +/-0,02° und/oder besser +/-0,01 und/oder besser +/-0,005° und/oder besser +/-0,002° und/oder besser +/-0,001 jeweils bezogen auf die jeweiligen Magnetfeldrichtungen der jeweiligen Vorrichtung der n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen besser als 1,66.
Gruppe XIII Herstellverfahren mit Goniometer (MEMSG)
Basierend auf den zuvor beschriebenen Ausführungen schlägt der hier vorgelegte Text ein Verfahren zur Herstellung eines Quantenmesssystem und/oder einer quantentechnologischen Vorrichtung vor, das beispielsweise folgende Schritte umfasst:

• Bereitstellen eines Open-Cavity-Gehäuses mit einer Montageöffnung;
• Bereitstellen eines Einkreisgoniometers oder eines Zweikreisgoniometers (MEMSG) oder eines Dreikreisgoniometers, im Folgenden als Goniometer bezeichnet;
• Bereitstellen eines Kristalls (HDNV),
• Einbringen des Goniometers (MEMSG) in das Gehäuse über die Montageöffnung;
• Anbringen des Kristalls auf dem Goniometer (MEMSG), beispielsweise mittels eines Klebers oder dergleichen;
• Elektrischer Anschluss des Goniometers (MEMSG) mittels Bonddrähten (BO) über elektrische Anschlüsse (AN) des Gehäuses (GH);
• Vorzugsweise elektrisches Kontaktieren der elektrischen Anschlüsse (AN) des Gehäuses (GH) und damit der elektrischen Anschlüsse des Goniometers (MEMSG);
• Ausrichten des Kristalls (HDNV) mit Hilfe des Goniometers (MEMSG) beispielsweise durch entsprechende elektrische Signalisierungen an das Goniometer (MEMSG), sodass der Kristall (HDNV) nach der Ausrichtung eine Ausrichtungsorientierung aufweist;
• Verschließen des Gehäuses (GH) mit einem Deckel (DE).

Das Goniometer (MEMSG) weist bevorzugt im Fall eines Einkreisgoniometers eine erste Achsenverstellvorrichtung für eine erste Goniometer-Achse auf. Das Goniometer (MEMSG) weist im Fall eines Zweikreisgoniometers (MEMSG) eine erste Achsenverstellvorrichtung für eine erste Goniometer-Achse aufweist und eine zweite Achsenverstellvorrichtung für eine zweite Goniometer-Achse auf. Das Goniometer (MEMSG) weist im Fall eines Dreikreisgoniometers eine erste Achsenverstellvorrichtung für eine erste Goniometer-Achse aufweist und eine zweite Achsenverstellvorrichtung für eine zweite Goniometer-Achse aufweist und eine dritte Achsenverstellvorrichtung für eine dritte Goniometer-Achse auf. Der Kristall (HDNV) weist typischerweise ein oder mehrere paramagnetische Zentren auf. Bei dem Kristall (HDNV) kann es sich beispielsweise um einen Diamantkristall handeln. Bei den paramagnetischen Zentren kann es sich insbesondere um NV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder TR12-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder gekoppelte NV-Zentren-Paare und/oder gekoppelte ST1-Zentren-Paare und/oder gekoppelte TR12-Zentren-Paare und/oder gekoppelte SiV-Zentren-Paare und/oder gekoppelte GeV-Zentren-Paare und/oder Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren handeln. Die paramagnetischen Zentren geben eine Fluoreszenzstrahlung (FL) bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) ab. Die Fluoreszenzstrahlung (FL) hängt von einer magnetischen Flussdichte B am Ort der paramagnetischen Zentren bzw. des Kristalls (HDNV) mit diesen paramagnetischen Zentren ab. Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) weist einen Intensitätsabfall der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des Fluoreszenzmerkmals auf. Die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der zeitlichen Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals (S5) bzw. eines daraus abgeleiteten Signals weist einen Anstiegt der zeitlichen Verzögerung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der zeitlichen Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals (S5) bzw. eines daraus abgeleiteten Signals innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals bei der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des Fluoreszenzmerkmals auf. Ein Fluoreszenzmerkmal ist gekennzeichnet zum ersten durch ein Extremum der Kurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort der paramagnetischen Zentren und zum zweiten durch ein Extremum der Kurve der zeitlichen Verzögerung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der zeitlichen Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals (S5) bzw. eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort der paramagnetischen Zentren. Das Fluoreszenzmerkmal ist durch den Betrag der magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet.;
In einer Weiterbildung des Verfahrens setzt die vorschlaggemäße Vorrichtung, die das Verfahren durchführt, den Kristall einer magnetischen Flussdichte B aus, wobei diese magnetische Flussdichte B im Wesentlichen einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht. Das so modifizierte Verfahren umfasst des Weiteren die Schritte:

• Beststrahlen des Kristalls mit Pumpstrahlung (LB);
• Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL);
• Änderung der Ausrichtung des Kristalls mit Hilfe des Goniometers (MEMSG), bis ein Minimum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder ein Maximum der Verzögerungszeit einer Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber einer Modulation der Pumpstrahlung (LB) erreicht ist;
• Beenden der Ausrichtung des Kristalls, wenn dieses Minimum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder ein Maximum der Verzögerungszeit einer Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber einer Modulation der Pumpstrahlung (LB) erreicht ist und der Kristall dann ausgerichtet ist.

Da die Ausrichtung zur Beobachtung des Fluoreszenzmerkmals extrem präzise erfolgen muss, ergibt sich so eine hochgenaue Ausrichtung des Kristalls gegenüber dem Gehäuse.
In einer Weiterbildung des Verfahren umfasst das Verfahren die Schritte:

• Kalibrieren des Quantenmesssystem und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung insbesondere nach einem oder mehreren der vorbeschriebenen Verfahren.

Es ergibt sich dann als mögliche Anwendung die Verwendung eines Quantenmesssystems und/oder einer quantentechnologischen Vorrichtung, die mittels eines vorbeschriebenen Verfahrens hergestellt worden ist, als Messvorrichtung für eine physikalische Größe, die auf die Messvorrichtung einwirkt oder als Quantencomputer-Teil-Vorrichtung.
Gruppe XIV Herstellverfahren mit Goniometer (MEMSG) im Gehäuse
Nachdem die hier vorgelegte Schrift im vorausgegangenen Abschnitt die Ausrichtung nach der Montage im Gehäuse beschrieben hat, beschreibt sie nun die Ausrichtung des Kristalls vor der Montage. Das dermaßen modifizierte Verfahren umfasst dann die Schritte:

• Bereitstellen eines Kristalls;
• Ausrichten des Kristalls mit Hilfe eines Einkreisgoniometers oder eines Zweikreisgoniometers (MEMSG) oder eines Dreikreisgoniometers, im Folgenden als Goniometer bezeichnet, sodass der Kristall nach der Ausrichtung eine Ausrichtungsorientierung aufweist;
• Platzieren und Befestigen des Kristalls in einem Gehäuse wobei die Orientierung des Kristalls im Gehäuse von der Ausrichtungsorientierung abhängt, bevorzugt der Ausrichtungsorientierung entspricht.

Bevorzugt umfasst der Kristall Diamant und ein oder mehrere paramagnetische Zentren, insbesondere ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SiV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte NV-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte ST1-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte TR12-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte SiV-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte GeV-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren. Die paramagnetischen Zentren und/oder der Kristall geben eine Fluoreszenzstrahlung (FL) bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) ab. Die Fluoreszenzstrahlung (FL) hängt von einer magnetischen Flussdichte B am Ort der paramagnetischen Zentren bzw. des Kristalls mit diesen paramagnetischen Zentren ab. Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) weist einen Intensitätsabfall der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B auf. Ein Fluoreszenzmerkmal im Sinne dieser Schrift ist dann ein Extremum der Kurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort der paramagnetischen Zentren, das durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist. Die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals weist einen Anstieg der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B auf. Ein Fluoreszenzmerkmal im Sinne dieser Schrift ist dann ein Extremum der Kurve der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort der paramagnetischen Zentren oder des Kristalls, das durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist.
Eine Weiterbildung der vorgeschlagenen Verfahren umfasst die Schritte:

• Aussetzen des Kristalls einer magnetischen Flussdichte B, wobei diese Magnetische Flussdichte B einer Magnetischen Flussdichte im Wesentlichen einer magnetischen Flussdichte eines Fluoreszenzmerkmals entspricht;
• Beststrahlen des Kristalls mit Pumpstrahlung (LB);
• Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL);
• Änderung der Ausrichtung des Kristalls mit Hilfe des Goniometers (MEMSG), bis ein Minimum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder ein Maximum der Verzögerungszeit einer Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber einer Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals (S6) oder eines daraus abgeleiteten Signals erreicht ist;
• Beenden der Ausrichtung des Kristalls, wenn dieses Minimum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder dieses Maximum der Verzögerungszeit einer Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber einer Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals (S6) oder eines daraus abgeleiteten Signals erreicht ist und der Kristall dann ausgerichtet ist.

Gruppe XV MEMS-Goniometer (MEMSG)
Die hier vorgelegtes Schrift schlägt nun eine Vorrichtung für ein Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung oder einen Quantencomputer mit einer Ausrichtvorrichtung zur Ausrichtung der Kristalle innerhalb des Gehäuses vor. Eine solche Vorrichtung umfasst bevorzugt ein MEMS-Goniometer (MEMSG). D.h. die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst bevorzugt eine mikromechanische Vorrichtung, die als Ausrichtvorrichtung dienen kann. Die Vorrichtung umfasst typischerweise des Weiteren einen Kristall (HDNV) mit paramagnetischen Zentren. Die hier vorgelegte Schrift verweist auf die obigen Ausführungen hierzu. Das vorgeschlagene MEMS-Goniometer (MEMSG) ist vorzugsweise in einem mikrolithografischen Prozess gefertigt. Basis des MEMS-Goniometers (MEMSG) ist typischerweise ein Wafer, auf und in dem ein MEMS-Herstellungsprozess des MEMS-Goniometers (MEMSG) typischerweise eine Vielzahl von MEMS Goniometern (MEMSG) parallel erzeugt. Der Wafer ist bevorzugt ein Halbleiterwafer. Ganz besonders bevorzugt ist der Halbleiterwafer ein Silizium- oder Germanium- oder SiC-Wafer oder ein Wafer aus einem Halbleitermaterial mit einem direkten Bandübergang. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Wafer um einen SOI-Wafer (Silicon On Insulator), der aus mehreren Wafern aufgebaut ist, die durch eine oder mehrere Isolationsschichten (OX1, OX2) miteinander verbunden sind. Ganz besonders bevorzugt umfasst der Wafer einen ersten Wafer (Si0), den dieser Schrift im Folgenden auch als Handle-Wafer (Si0) bezeichnet. Der Handle-Wafer (Si0) ist in dem Beispiel der 20 mit einer ersten Isolierschicht (OX1) versehen. Bevorzugt sind die Wafer einkristallin. Bevorzugt ist der Handle-Wafer (Si0) ein einkristalliner Wafer. Der Handle-Wafer (Si0) ist beispielsweise bevorzugt ein Wafer aus einem Halbleitermaterial. Der Handle-Wafer (Si0) ist beispielsweise ganz besonders bevorzugt ein Silizium-Wafer. Weniger bevorzugt ist der Handle-Wafer (Si0) ein SiC oder ein Wafer aus einem Ill/V-Material oder dergleichen. Ein zweiter Wafer, der Zwischen-Wafer (Si1) ist in dem Beispiel der 20 auf der Oberfläche des Handle-Wafers (Si0) befestigt. Der Zwischen-Wafer (Si1) ist in dem Beispiel der 20 mit einer zweiten Isolierschicht (OX2) versehen. Bevorzugt ist der Zwischen-Wafer (Si1) ein einkristalliner Wafer. Der Zwischen-Wafer (Si1) ist beispielsweise bevorzugt ein Wafer aus einem Halbleitermaterial. Der Zwischen-Wafer (Si1) ist beispielsweise ganz besonders bevorzugt ein Silizium-Wafer. Weniger bevorzugt ist der Zwischen-Wafer (Si1) ein SiC oder ein Wafer aus einem Ill/V-Material oder dergleichen. Bevorzugt hat der Zwischenwafer eine Dicke von kleiner 100µm und/oder besser kleiner 50µm und/oder besser kleiner 20µm und/oder besser kleiner 10µm und/oder besser kleiner 5µm. Wird der Zwischenwafer zu dünn, so leidet die mechanische Stabilität. Ist die Masse zu groß, so ist die mechanische Dynamik herabgesetzt, da die Masse des ersten Drehkörpers (Rx) steigt. Ein dritter Wafer, der Device-Wafer (Si2) ist in dem Beispiel der 20 auf der Oberfläche des Zwischen-Wafers (Si01) befestigt.
Typischerweise verbindet die erste Isolationsschicht (OX1) als SiO₂-Schicht den Handle-Wafer (Si0) mit dem Zwischen-Wafer (Si1). Der Zwischen-Wafer (Si1) ist also typischerweise auf den Handle-Wafer (Si0) aufgebondet. In Teilen dient die erste Isolationsschicht (OX1) als Opferschicht während der Herstellung des beispielhaften MEMS-Goniometers (MEMSG). Ein vorzugsweise nass-chemischer oder gas-chemischer Ätzprozess entfernt Teile der ersten Isolationsschicht (OX1) und greift die übrigen Komponenten des MEMS-Goniometers (MEMSG) möglichst nicht oder nur wenig an. Auf diese Weise fertigt der Herstellungsprozess Teile eines ersten Luftspalts (AG1), der einen Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) von dem ersten Drehkörper (RX) separiert, so dass der erste Drehkörper (RX) gegenüber dem Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) um eine erste X-Achse (AXx) eingeschränkt drehbar wird.
Typischerweise verbindet die zweite Isolationsschicht (OX2) als SiO₂-Schicht den Zwischen-Wafer (Si1) mit dem Device-Wafer (Si2). Der Device-Wafer (Si2) ist also typischerweise auf den Zwischen-Wafer (Si1) aufgebondet. In Teilen dient die zweite Isolationsschicht (OX2) als Opferschicht während der Herstellung des beispielhaften MEMS-Goniometers (MEMSG). Ein vorzugsweise nass-chemischer oder gas-chemischer Ätzprozess entfernt Teile der zweiten Isolationsschicht (OX2) und greift die übrigen Komponenten des MEMS-Goniometers (MEMSG) möglichst nicht oder nur wenig an. Auf diese Weise fertigt der Herstellungsprozess Teile eines zweiten Luftspalts (AG2), der den ersten Drehkörper (RX) des MEMS-Goniometers (MEMSG) von einem zweiten Drehkörper (RY) separiert, so dass der zweite Drehkörper (RY) um eine zweite Achse (AXy) eingeschränkt gegenüber dem ersten Drehkörper (RX) des MEMS-Goniometers (MEMSG) drehbar wird. Der Herstellprozess umfasst dabei Schritte zum Durchätzen des Device-Wafers (S2), des Zwischen-Wafers (S1) und die zweiten Isolierschicht (OX2), um den Zugriff der Ätzmittel zu den Opferschichten und das Loslösen der Drehkörper (RX, RY) vom Rahmen (RM) oder dem anderen Drehkörper (RX) zu gewährleisten.
Ganz besonders bevorzugt umfasst der Herstellungsprozess auch Prozessschritte zur Herstellung elektronischer Bauelemente, Verdrahtungen und Isolationsschichten und/oder Isolationsstrukturen in oder auf dem Wafer. Bevorzugt handelt es sich bei diesen Prozessschritten um Prozessschritte eines CMOS- einen BiCMOS- oder einen Bipolarprozesses oder dergleichen. Besonders bevorzugt fertigt der Herstellungsprozess auch Lichtwellenleiter (LWL1, LWL2). Bevorzugt umfasst das MEMS-Goniometer (MEMSG) als mikroelektronische Ko-integrierte Schaltung eine Rücksetzschaltung (RES). Die Rücksetzschaltung ermittelt Bedingungen, die das Rücksetzen des Systems des MEMS-Goniometers (MEMSG) in einen definierten Zustand erzwingen. Solche Bedingungen können beispielsweise, aber nicht nur das Einschalten der Spannungsversorgung und/oder ein Software-Signal des Rechnerkerns (CPU) und/oder ein Signal einer Watch-Dog-Schaltung etc. sein. Des Weiteren umfasst das MEMS-Goniometer (MEMSG) bevorzugt einen Taktgenerator (CLK), der die ko-integrierten Schaltungsteile des MEMS-Goniometers (MEMSG) mit einem oder mehreren Systemtakten versorgt. Bevorzugt umfassen die ko-integrierten Schaltungsteile des MEMS-Goniometers (MEMSG) auch einen oder mehrere Spannungsregler (SRG1, SRG2, SRG3, SRG4). Bevorzugt lädt eine Ladevorrichtung (LDV) die Energiereserve (BENG) mit elektrischer Energie. Die Energiereserve (BENG) ist bevorzugt mittels Bond-Drähten über Bond-Pads des MEMS-Goniometers (MEMSG) mit einer Trennvorrichtung (TS) verbunden. Die Trennvorrichtung kann die Energiereserve (BENG) zum Aufladen mit der Ladevorrichtung (LDV) elektrisch verbinden oder die Energiereserve (BENG) von der der Ladevorrichtung (LDV) elektrisch trennen. Bevorzugt steuert der Rechnerkern (CPU) beispielsweise über den Motor-Datenbus (MDB) sowohl die Ladevorrichtung (LDV) als auch die Trennvorrichtung (TS). Die Ladevorrichtung (LDV) ist bevorzugt mit der Versorgungsspannung (Vbat) und dem Bezugspotenzial (GND) über die Bond-Pads und Bonddrähte sowie die entsprechenden Anschüsse des Gehäuses verbunden. Ein erster Spannungsregler (SR1) entnimmt der Energiereserve Energie und erzeugt eine erste interne Versorgungsspannung (Vbait1). Bevorzugt versorgt der erste Spannungsregler eine erste Motorsteuerung (GDx) für die X-Achse der Ausrichtvorrichtung für den Diamanten (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren bzw. den HD-NV-Diamanten den Kristall mit den paramagnetischen Zentren mit elektrischer Energie.
Die erste Motorsteuerung (GDx) ist bevorzugt ko-integriert in dem Device-Wafer (Si2) gefertigt. In dem Beispiel der 17 bis 20 treibt die erste Motorsteuerung (GDx) einen ersten elektrostatischen Torsionsmotor an. Der erste elektrostatische Torsionsmotor ist vorzugsweise ein sogenanntes Comb-Drive, hier der erste X-Achsen-Comb-Drive (= erster elektrostatischer Torsionsmotor für die X-Achse [AXx]) (CBDRV1x). Ein solcher ist beispielsweise aus den 1a und 1b der WO 2001 073 935 A2 bekannt. Der zweite elektrostatische Torsionsmotor ist vorzugsweise ebenfalls ein sogenanntes Comb-Drive, hier der zweite X-Achsen-Comb-Drive (= zweiter elektrostatischer Torsionsmotor für die X-Achse [AXx]) (CBDRV2x). Der dritte elektrostatische Torsionsmotor ist vorzugsweise ebenfalls ein sogenanntes Comb-Drive, hier der erste Y-Achsen-Comb-Drive (= erster elektrostatischer Torsionsmotor für die Y-Achse [AXy]) (CBDRV1y). Der vierte elektrostatische Torsionsmotor ist vorzugsweise ebenfalls ein sogenanntes Comb-Drive, hier der zweite Y-Achsen-Comb-Drive (= zweiter elektrostatischer Torsionsmotor für die Y-Achse [AXy]) (CBDRV2y).
In den Beispielen der 18 bis 20 treiben der erste X-Achsen-Comb-Drive (CBDRV1x) und der zweite X-Achsen-Comb-Drive (CBDRV2x) die Rotationsbewegung der Gesamtheit aus ersten Drehkörper (Rx) und zweitem Drehkörper (Ry) incl. Der Hilfsaggregate (GDy, CBDRV1y, CBDRV2y), Magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und Kristall, insbesondere HD-NV-Diamant (HDNV) an. In den Beispielen der 18 bis 20 treiben der erste Y-Achsen-Comb-Drive (CBDRV1y) und der zweite Y-Achsen-Comb-Drive (CBDRV2y) die Rotationsbewegung der Gesamtheit aus zweitem Drehkörper (Ry) incl. Der Hilfsaggregate (GDy, CBDRV1y, CBDRV2y), magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und Kristall, insbesondere HD-NV-Diamant (HDNV) an. Die X-Achse (AXx) und die Y-Achse (AXy) stehen bevorzugt senkrecht zueinander. Eine Drehung des ersten Drehkörpers (RX) um die X-Achse (AXx) schwenkt in dem Beispiel auch die Y-Achse (AXy), die Motor-Treiber (GDy) für die Y-Achsen-Com-Drives (CBDRV1y, CBDRV2y) und die Y-Achsen-Com-Drives (CBDRV1y, CBDRV2y) sowie den zweiten Drehkörper (RY) mit den magnetfelderzeugenden Strukturen (MG), der Vertiefung (VT) und dem HD-NV-Diamanten (HDNV). Eine Drehung des zweiten Drehkörpers (RY) um die Y-Achse (AXy) schwenkt in dem Beispiel nur den zweiten Drehkörper (RY) mit den magnetfelderzeugenden Strukturen (MG), der Vertiefung (VT) und dem HD-NV-Diamanten (HDNV). Über einen Datenbusschnittstelle (DBIF) kommuniziert der Rechnerkern (CU) des hier beispielhaft vorgestellten MEMS-Goniometers (MEMSG) zur Ausrichtung eines HD-NV-Diamanten (HDNV) mit übergeordneten Systemen. Des Weiteren verfügt die Steuervorrichtung (STV) des beispielhaften MEMS-Goniometers (MEMSG) bevorzugt über einen nicht flüchtigen Speicher (NVM) und bevorzugt über einen Schreib-Lese-Speicher (RAM). Der Rechnerkern (CPU) nutzt den Schreib-Lesespeicher (RAM) und den nicht flüchtigen Speicher (NVM) zur Abarbeitung der Programme, die u.a. der Steuerung und Durchführung der in dieser Schrift beschriebenen Verfahren dienen können. Der vierte Spannungsregler (SR4) versorgt bevorzugt die den Rechnerkern (CPU) und den Schreib-/Lesespeicher (RAM), den nicht flüchtigen Speicher (NVM) und die Datenbusschnittstelle (DBIF) mit elektrischer Energie. Die interne Motordatenbusschnittstelle (MBDF) ist in der 17 als Teil des Rechnerkerns (CPU) zu besseren Übersichtlichkeit der 17 nicht extra eingezeichnet. Bevorzugt sind der Rechnerkern (CPU), der nicht flüchtige Speicher (NVM), der vierte Spannungsregler (SR4), der Schreib-/Lesespeicher (RAM), die Datenbusschnittstelle (DBIF) und die interne Motordatenbusschnittstelle (MBDF) in dem Halbleitermaterial des Rahmen (RM) des vorgeschlagenen MEMS-Goniometers (MEMSG) an und in der Oberfläche des Device-Wafers (Si2) ko-integriert. Da diese Teile der Steuervorrichtung (STV) nicht so empfindlich auf Spannungsschwankungen reagieren kann u.U. auch vorgesehen werden, den vierten Spannungsregler (SR4), der diese Teile des MEMS-Goniometers (MEMSG) mit elektrischer Energie versorgt, nicht aus der Energiereserve (BENG), sondern über die Versorgungsspannungsleitung (VBat) und die Bezugspotenzialleitung (GND) mit elektrischer Energie zu versorgen.
Der Rechnerkern (CPU) steuert als Teil der Steuervorrichtung (STV) den Wellenformgenerator (WFG) über den nicht in 17 eingezeichneten Motordatenbus (MDB), der Teil des vorgeschlagenen MEMS-Goniometers (MEMSG) ist. Ein dritter Spannungsregler (SR3) versorgt den Wellenformgenerator (WFG) und den Treiber (LDDRV) für die Pumpstrahlungsquelle (LD) mit elektrischer Energie. Der Wellenformgenerator (WFG) verfügt bevorzugt über eine eigen Zeitbasis in Form eines eigenen Taktgenerators. Diese bezeichnet die hier vorgelegte Schrift im Folgenden als WFG-Zeitbasis. Diese WFG-Zeitbasis muss hochgenau sein, um eine präzise Ansteuerung des HD-NV-Diamanten (HDNV) 'bzw. des Kristalls (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren zu gewährleisten. Bevorzugt basiert diese WFG-Zeitbasis auf dem elektrischen Signal eines Schwingquarzes oder eines mikromechanischen Schwingelements, beispielsweise eines Cantilevers. Typischerweise ist der Schwingquarz über die Bond-Pads des MEMS-Goniometers (MEMSG) und die mit diesen verbundenen Bonddrähte sowie die an die Bonddrähte angeschlossenen Anschlüsse des Gehäuses mit der besagten WFG-Zeitbasis verbunden. Das vorgeschlagene MEMS-Goniometer (MEMSG) zeichnet sich somit durch ein angeschlossenes mechanisches Schwingelement aus, dass mit hoher Genauigkeit bei einer Frequenz schwingt und ein zugehöriges elektrisches und periodisches Signal liefert. Ganz besonders bevorzugt umfasst das mechanische Schwingelement paramagnetische Zentren oder Quantenobjekte, die von einem Grundzustand mittels einer ggf. weiteren modulierten elektromagnetischen Pumpstrahlung auf ein angeregtes Niveau gebracht werden, von wo sie wieder nach endlicher Zeit mit einer Abstrahlung in den nicht angeregten Zustand zurückkehren. Der Regelkreis zur Erzeugung der Modulation der ggf. weiteren modulierten elektromagnetischen Pumpstrahlung wird dabei so eingestellt, dass die relative Anzahl der angeregten paramagnetischen Zentren bzw. Quantenobjekte im angeregten Zustand maximiert ist. Diese relative Anzahl der angeregten paramagnetischen Zentren bzw. Quantenobjekte im angeregten Zustand ist dann maximal, wenn die Frequenz der Modulation ggf. weiteren modulierten elektromagnetischen Pumpstrahlung exakt mit der Anregungsfrequenz des Übergangs des paramagnetischen Zentrums vom Grundzustand in den angeregten Zustand übereinstimmt. Beispielsweise kann ein ¹³³Cs Isotop ein geeignetes Quantenobjekt für eine solche Frequenzbasis sein. Ein Regler bestimmt die relative Anzahl der angeregten paramagnetischen Zentren bzw. Quantenobjekte im angeregten Zustand. Ist die relative Anzahl der angeregten paramagnetischen Zentren bzw. Quantenobjekte im angeregten Zustand nicht maximal oder entspricht sie nicht einem geforderten Schwellwert oder übertrifft diesen nicht, so regelt ein Regler die Anregungsfrequenz entsprechend nach. Diese Anregungsfrequenz kann dann Basis der WFG-Zeitbasis sein. Die hier vorgelegte Schrift schlägt somit die Kopplung einer Vorrichtung zur Ansteuerung paramagnetischer Zentren, insbesondere von NV-zentren in Diamant, mit einer Atomuhr als Zeitbasis vor, um präzise Ansteuersignale generieren zu können. Im vorliegenden Beispiel umfasst eine solche beispielhafte Ausprägung der Vorrichtung zur Ansteuerung paramagnetischer Zentren die Atomuhr, die als Frequenznormal dient und ein Frequenzsignal als Referenzfrequenz liefert, die WFG-Zeitbasis, die dieses Referenzsignal an die Erfordernisse des Wellenformgenerators (WFG) anpasst und den Basistakt für den Wellenformgenerator (WFG) liefert, den Wellenformgenerator, der auf dieser Basis die Steuersignale zur Ansteuerung der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) liefert. Bei diesen Steuersignalen des Wellenformgenerators (WFG) kann es sich beispielsweise um das Modulationssignal (S5) für die Pumpstrahlungsquelle (LD) handeln. Bei diesen Steuersignalen des Wellenformgenerators (WFG) kann es sich beispielsweise aber auch um Mikrowellensignale handeln, die mittels Antennen auf die paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) zusätzlich einwirken. Der Wellenformgenerator (WFG) erzeugt die Steuersignale und/oder das Modulationssignal (S5) in Abhängigkeit vom Basistakt der WFG-Zeitbasis und von Einstellungen, die der Rechnerkern (CPU) an dem Wellenformgenerator (WFG) mittels Register des Wellenformgenerators (WFG) über den Motordatenbus (MDB) vornimmt. Bevorzugt ist das Modulationssignal (S5) ein pulsmoduliertes Signal. Diese Antennen befinden sich bevorzugt ebenfalls auf dem zweiten Drehkörper (Ry) in der Nähe der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV), so dass sie diese gut mit Mikrowellenstrahlung bestrahlen können. Die Pumpstrahlungsquelle (LD) kann beispielsweise eine diskret aufgebaute LED oder Laser-Diode sein, die der Treiber (LDDRV) der Pumpstrahlungsquelle (LD) in Abhängigkeit vom Modulationssignal (S5) des Wellenformgenerators (WFG) mit elektrischer Energie versorgt. Besonders bevorzugt ist die Pumpstrahlungsquelle (LD) eine Silizium-LED. Ganz besonders bevorzugt ist die Pumpstrahlungsquelle eine Silizium Lawinen-LED. Wir verweisen hier beispielhaft auf die vier Schriften Sergey Gaponenko, Lorenzo Pavesi, Luca Dal Negro, „Towards the First Silicon Laser (NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry, 93, Band 93)“ Springer; 1. Ausgabe 2003 (13 Jun. 2008), ISBN-10 : 1402011946 und Motoichi Ohtsu, „Silicon Light-Emitting Diodes and Lasers: Photon Breeding Devices using Dressed Photons (Nano-Optics and Nanophotonics)“ Springer; 1. Ausgabe 2016 edition (12 Jun. 2018), ISBN-10: 3319824791 und Ozdal Boyraz, Qiancheng Zhao, „Silicon Photonics Bloom“ Mdpi AG (27 Aug. 2020) ISBN-10 : 3039369083 und WO 2020 239 172 A1 (PCT / DE 2020 / 100 430 ).
Die Pumpstrahlungsquelle (LD) ist ggf. mit einem optischen Filter gekoppelt, der das Spektrum der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) der Pumpstrahlung (LB), die die Pumpstrahlungsquelle (LD) in einen ersten Lichtwellenleiter (LWL1) einspeist geeignet begrenzt. Insbesondere sollte die Pumpstrahlung (LB), die die Pumpstrahlungsquelle (LD) in den ersten Wellenleiter (LWL1) einspeist bzw. die den Kristall (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) bestrahlt, im Wesentlichen keine Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) umfassen. Dieses optische Filter kann beispielsweise ein Bragg-Filter oder ein photonischer Kristall oder dergleichen sein. Bevorzugt ist die Pumpstrahlungsquelle (LD) so gestaltet, dass sie im Wesentlichen keine Strahlung der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) der Fluoreszenzstrahlung (FL) emittiert. Bevorzugt ist daher die Pumpstrahlungsquelle (LD) ein Laser. Das Herstellungsverfahren erzeugt den ersten Lichtwellenleiter (LWL1) bevorzugt als mikrooptisches Funktionselement auf oder in der Oberfläche des Device-Wafers (Si2). Beispielsweise kann es sich um einen Oxid-Streifen handeln, der beispielsweise auf der Oberfläche des Device-Wafers mittels Ätzung hergestellt ist. Die hier vorgelegte Schrift verweist hierzu beispielsweise auf Karl-Heinz Brenner, „Microoptics: From Technology to Applications (Springer Series in Optical Sciences) (Springer Series in Optical Sciences, 97, Band 97)“, Springer; erste Ausgabe 2004 edition (14 Mar. 2012), ISBN-10: 1441919317 und WO 2020 239 172 A1 (PCT / DE 2020 / 100 430 ).
U.u. bestehet der dritte Spannungsregler (SR3) aus mehreren Spannungsreglern. Ganz besonders bevorzugt versorgt jeder der der Spannungsregler jeweils separat den Wellenformgenerator (WFG), den Treiber (LDDRV) für die Pumpstrahlungsquelle (LD). Dies hat den Vorteil, dass das übersprechen zwischen Schaltungsteilen über die Versorgungsspannungsleitungen verringert ist. Bevorzugt verfügen diese Spannungsregler jeweils über eine eigne Energiereserve (BENG). Somit umfass dann das vorgeschlagene MEMS-Goniometer (MEMSG) über mehrere Energiereserven (BENG). Die Ladevorrichtung (LDV) lädt diese Energiereserven in den besagten zweiten Zeiträumen. Bei Durchführung der Quantenoperationen unter Benutzung der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) während erster Zeiträume sind diese Energiereserven (BENG) jedoch von den jeweiligen Ladevorrichtungen (LDV) mittels entsprechender Trennvorrichtungen (TS) getrennt. In diesen ersten Zeiträumen versorgen diese Energiereserven (BENG) über einen jeweiligen Spannungsregler des dritten Spannungsreglers (SR3) die ihnen zugeordneten Schaltungsteile des Wellenformgenerators (WFG) und des Treibers (LDDRV) der Pumpstrahlungsquelle (LD) mit elektrischer Energie. Bevorzugt sind die Spannungsregler des dritten Spannungsreglers alle oder in Teilen differenziell ausgeführt, sodass sie nicht nur die positive Versorgungsspannung, sondern auch die Masseleitung regeln. Dies verhindert die Übertragung von Transienten über die Masseleitung.
Der erste Lichtwellenleiter (LWL1) kann beispielsweise über das erste Lager oder die erste Feder (GR1x) der ersten X-Achse (AXx), den ersten Drehkörper (Rx), das erste Lager oder die erste Feder (GR1y) der zweiten Y-Achse (AXy) auf den zweiten Drehkörper (Ry) geführt sein. Dort tritt beispielsweise die Pumpstrahlung aus dem ersten Lichtwellenleiter (LWL1) aus und bestrahlt den Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren nach dessen Montage.
In dem Beispiel der 17 erfasst ein zweiter Lichtwellenleiter (LWL2) zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung (FL), die der Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren in Abhängigkeit von der Pumpstrahlung (LB) und weiteren physikalischen Parametern abgibt. Der zweite Lichtwellenleiter (LWL2) kann beispielsweise über das zweite Lager oder die zweite Feder (GR2x) der ersten X-Achse (AXx), den ersten Drehkörper (Rx), das zweite Lager oder die zweite Feder (GR2y) der zweiten Y-Achse (AXy) auf den zweiten Drehkörper (Ry) geführt sein.
Das Herstellungsverfahren stellt den beispielhaften zweiten Lichtwellenleiter (LWL2) vorzugsweise zusammen mit dem ersten Lichtwellenleiter (LWL1) mit den gleichen Prozessschritten her.
Der zweite Lichtwellenleiter (LWL2) transportiert diesen Teil der Fluoreszenzstrahlung (FL) zu einem optischen Filter (F1). Der optische Filter (F1) ist bevorzugt für Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungsquelle (LD) im Wesentlichen nicht transparent. Der optische Filter (F1) ist bevorzugt für Strahlung mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) und seiner paramagnetischen Zentren im Wesentlichen transparent. Hierdurch gelangt im Wesentlichen bevorzugt nur Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) auf den Strahlungsdetektor (PD). Der Strahlungsdetektor (PD) wandelt insbesondere die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfangssignal (S0) um. Bevorzugt schützt eine Blende, beispielsweise eine strahlungsundurchlässige Lackschicht (BD) oder eine andere strahlungsdichte Abdeckung, das optische Filter (F1) und den Fotodetektor (PD) vor Streulicht. In dem Beispiel der 17 verstärkt ein Verstärker (AMP) das Empfangssignal (S0) zu einem verstärkten Empfangssignal (S1). Ggf. arbeitet der Verstärker (AMP) gleichzeitig auch als Filter, beispielsweise als Bandpassfilter, der im Wesentlichen nur die Frequenzen des Modulationssignals (S5) durchlässt. In dem Beispiel der 17 erfasst ein Lock-In-Verstärker (LIA) oder ein Synchrondemodulator oder ein Matched Filter oder ein anderer Schätzfilter den Wert des Anteils des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals im verstärkten Empfangssignal (S1) und bildet ein Filterausgangssignal (S4) oder einen Wert, der dem bevorzugt amplitudenmäßigen Anteil des Modulationssignals (S5) in dem verstärkten Empfangssignal (S1) entspricht. Alternativ oder parallel kann in dem Beispiel der 17 erfasst der Lock-In-Verstärker (LIA) oder der Synchrondemodulator oder der ein Matched Filter oder der andere Schätzfilter den Wert der Verzögerung des besagten Anteils des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals im verstärkten Empfangssignal (S1) gegenüber dem Modulationssignal (S5) bestimmen und ein Verzögerungswertsignal (S4') erzeugen oder einen weiteren Wert, der dem bevorzugt dieser zeitlichen Verzögerung des Anteils des Modulationssignals (S5) in dem verstärkten Empfangssignal (S1) gegenüber dem Modulationssignal (S5) wertmäßig entspricht. Bevorzugt versorgt ein zweiter Spannungsregler (SR2) den Verstärker (AMP) und den Lock-In-Verstärker (LIA) oder den Synchrondemodulator oder den Matched Filter oder den anderen Schätzfilter mit elektrischer Energie. Die Energiereserve versorgt den zweiten Spannungsregler (SR2) in den besagten ersten Zeiträumen mit Energie, währen in den zweiten Zeiträumen die Ladevorrichtung (LDV) bevorzugt den zweiten Spannungsregler (SR2) mit Energie versorgt. Bevorzugt steuert der Rechnerkern (CPU) den Verstärker (AMP) und den Lock-In-Verstärker (LIA) oder den Synchrondemodulator oder den Matched Filter oder den anderen Schätzfilter.
Die Ladevorrichtung (LDV) lädt über die Trennvorrichtung (TS) und die Schnittstelle (BENGIF) für den Anschluss der externen Energiereserve (BENG) die externe Energiereserve (BENG) in den besagten zweiten Zeiträumen.
Das so gefertigte MEMS-Goniometer (MEMSG) umfasst somit, wie beschrieben, bevorzugt einen Rahmen (RM) aus einem Rahmenmaterial, also beispielsweise aus einkristallinem Silizium.
Bevorzugt umfasst das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen oder mehrere erste Aktoren (CBDRV1x, CBDRV2x). Bei diesen Aktoren kann es sich beispielswese um einen ersten sogenannten Comb-Drive (CBDRV1x) handeln, der mittels elektrostatischer Kräfte eine Torsionsbewegung um eine erste X-Achse (AXx) antreiben kann, und um einen zweiten sogenannten Comb-Drive (CBDRV2x) handeln, der mittels elektrostatischer Kräfte eine Torsionsbewegung um die erste X-Achse (AXx) antreiben kann.
Bevorzugt umfasst das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen oder mehrere zweite Aktoren (CBDRV1y, CBDRV2y). Bei diesen zweiten Aktoren kann es sich beispielswese um einen ersten sogenannten Comb-Drive (CBDRV1y) handeln, der mittels elektrostatischer Kräfte eine Torsionsbewegung um eine zweite Y-Achse (AXy) antreiben kann, und um einen zweiten sogenannten Comb-Drive (CBDRV2y) handeln, der mittels elektrostatischer Kräfte eine Torsionsbewegung um die zweite Y-Achse (AXy) antreiben kann.
Die erste X-Achse (AXx) und die zweite Y-Achse (AXy) sind bevorzugt nicht parallel. Die erste X-Achse (AXx) und die zweite Y-Achse (AXy) sind bevorzugt senkrecht zueinander orientiert. Die erste X-Achse (AXx) ist bevorzugt parallel zur Oberfläche des MEMS-Goniometers (MEMSG), die bevorzugt die Oberfläche des Device-Wafers (Si2) bildet, orientiert. Die zweite Y-Achse (AXy) ist bevorzugt parallel zur Oberfläche des MEMS-Goniometers (MEMSG), die bevorzugt die Oberfläche des Device-Wafers (Si2) bildet, orientiert. Das MEMS-Goniometer (MEMSG) kann bei Bedarf einen dritten Z-Aktor aufweisen. Bei diesem dritten Z-Aktoren kann es sich beispielswese um einen dritten sogenannten Comb-Drive (CBDRV1z) handeln, der mittels elektrostatischer Kräfte eine Rotationsbewegung um eine dritte Z-Achse (AXz), die senkrecht zur Oberfläche des MEMS-Goniometers (MEMSG) sein kann, antreiben kann. Der dritte Z-Aktor kann typischer Weise mittels elektrostatischer Kräfte die Rotationsbewegung um die dritte Z-Achse (AXz) antreiben. Das MEMS-Goniometer (MEMSG) weist bevorzugt einen drehbar um die erste X-Achse (AXx) gelagerten ersten Drehkörper (Rx) auf. Dieser erste Drehkörper (Rx) mittels eines ersten Lagers oder einer ersten Feder (GR1x) der ersten X-Achse (AXx) mit dem Rahmen (RM) drehbar um die erste X-Achse (AXx) verbunden. Ganz besonders bevorzugt ist dieser erste Drehkörper (Rx) zusätzlich mittels eines zweiten Lagers oder einer zweiten Feder (GR2x) der ersten X-Achse (AXx) mit dem Rahmen (RM) drehbar um die erste X-Achse (AXx) verbunden. Diese ersten Aktoren (CBDRV1x, CBDRV1y) können den ersten Drehkörper (Rx) um die erste X-Achse (AXx) gegenüber dem Rahmen (RM) um die erste X-Achse (AXx) verdrehen. Der Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren ist bevorzugt über den zweiten Drehkörper (Ry) und ggf. einen nicht gezeichneten dritten Drehkörper (Rz) mit dem ersten Drehkörper (RX) mechanisch fest verbunden. Der Kristall (HDNV) umfasst bevorzugt zumindest ein paramagnetisches Zentrum und/oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein Paar paramagnetischer Zentren und/oder eine Vielzahl Paare paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere paramagnetische Zentren, die an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sind, und/oder ein oder mehrere Paare paramagnetischer Zentren, die an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung dieser Paare paramagnetischer Zentren koppelbar sind.
In einer Weiterbildung umfasst der der Kristall (HDNV) einen Diamantkristall, wobei der Diamantkristall (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren, insbesondere ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SiV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte NV-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte ST1-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte TR12-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere SiV-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren, aufweist.
In einer weiteren Weiterbildung weist das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen oder mehrere zweite Aktoren (CBDRV1y, CBDRV2y) auf. Das MEMS-Goniometer (MEMSG) weist dabei vorzugsweise einen drehbar um eine zweite Y-Achse (AXy) gelagerten zweiten Drehkörper (Ry) auf. Der zweite Drehkörper (Ry) ist bevorzugt mittels eines ersten Lagers oder einer ersten Feder (GR1y) der zweiten Y-Achse (AXy) und eines zweiten Lagers oder einer zweiten Feder (GR2y) der zweiten Y-Achse (AXy) genegenüber dem ersten Drehkörper (Rx) drehbar um die zweite Y-Achse (AXy) und mit dem ersten Drehkörper (Rx) mittels eines ersten Lagers oder einer ersten Feder (GR1y) der zweiten Y-Achse (AXy) und eines zweiten Lagers oder einer zweiten Feder (GR2y) der zweiten Y-Achse (AXy) mechanisch bevorzugt fest verbunden. Die zweiten Aktoren (CBDRV1y, CBDRV2y) können bevorzugt den zweiten Drehkörper (Ry) um die zweite Y-Achse (AXy) gegenüber dem ersten Drehkörper (Rx) verdrehen. Dabei ist bevorzugt der Kristall (HDNV) mit zweiten Drehkörper (Ry) mechanisch fest verbunden. Der Kristall (HDNV) ist bevorzugt insbesondere bevorzugt mittels Klebung mit dem ersten Drehkörper (RX) über den zweiten Drehkörper (Ry) mechanisch fest verbunden. Der Kristall (HDNV) ist bevorzugt mit dem Rahmen (RM) über den ersten Drehkörper (RX) und über den zweiten Drehkörper (Ry) mechanisch fest verbunden.
In einer weiteren Weiterbildung weist das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen oder mehrere dritte Aktoren (CBDRV1z, CBDRV2z) auf. In dem Fall weist bevorzugt das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen drehbar um eine dritte Achse (AXz) gelagerten dritten Drehkörper (Rz) auf. In dem Fall ist bevorzugt der dritte Drehkörper (Rz) mittels eines ersten Lagers oder einer ersten Feder (GR1z) der dritten Achse (AXz) und eines zweiten Lagers oder einer zweiten Feder (GR2z) der dritten Achse (AXz) mit dem zweiten Drehkörper (Ry) drehbar um die dritte Achse (AXz) verbunden. In dem Fall können bevorzugt dritte Aktoren (CBDRV1z, CBDRV2z) den dritten Drehkörper (Rz) um die dritte Achse (AXz) gegenüber dem den zweiten Drehkörper (Ry) um die dritte Achse (AXz) verdrehen. Der Kristall (HDNV) ist in diesem Fall stattdessen bevorzugt mit dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest verbunden und nicht unmittelbar mit dem zweiten Drehkörper (Ry). Der Kristall (HDNV) ist jedoch indirekt mit dem zweiten Drehkörper (Ry) über den dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest verbunden, da der dritte Drehkörper (Rz) fest und drehbar mit dem zweiten Drehkörper (Ry) bevorzugt verbunden ist. Somit ist dann auch der Kristall (HDNV) mit dem ersten Drehkörper (RX) über den zweiten Drehkörper (Ry) und über den dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest und drehbar verbunden. Letztlich ist somit bevorzugt wieder der Kristall (HDNV) mit dem Rahmen (RM) über den ersten Drehkörper (RX) und über den zweiten Drehkörper (Ry) und über den dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest und um drei Achsen drehbar verbunden.
Nach der Durchführung des Wafer-Herstellungsprozesses trennt ein sogenannter Säge-Prozess anschließend die bis dahin im Herstellungsprozess noch im Wafer-Verbund vereinten MEMS-Goniometer (MEMSG) zu vereinzelten MEMS-Goniometern (MEMSG). Ein Assembly-Prozess klebt oder lötet diese vereinzelten MEMS-Goniometer (MEMSG) dann mittels eines Klebers oder eines Lots auf eine Montagefläche eines Leadframes eines Gehäuses (GH). Bevorzugt handelt es sich bei dem Gehäuse um ein Open-Cavity-Gehäuse. Die hier vorgelegte Schrift verweist hierzu auf die internationale Anmeldung WO 2021 013 308 A1 (PCT/ DE2020/100 648 ), deren Offenbarungsgehalt soweit dies entsprechend dem jeweiligen nationalen Recht zulässig ist, vollständiger Teil der hier vorgelegten Offenlegung ist.
Gruppe XVI (Magnetfeldsensor mit Flussdichtenregelung auf Fluoreszenzmerkmal)
Die hier vorgelegte Schrift schlägt nun vor, die Fluoreszenzmerkmal für ein mikrowellenfreies Sensorsystem zu verwenden. Aus der technischen Lehre der Schriften in der Liste der zitierten Schriften und insbesondere aus der WO 2020 089 465 A2 und der WO 2021151429 A2 ist bereits eine Regelung bekannt. Bevorzugt erfolgt die Regelung jedoch nun so, dass die Magnetfeldkomponenten senkrecht zur Ausrichtungsachse des Kristals (HDNV), also senkrecht zur Richtung der paramagnetischen Zentren aus Null geregelt wird. Dies ist in den obigen Schriften nicht beschrieben. Dies ist nur dann der Fall, wenn die Regelung auf ein Fluoreszenzmerkmal erfolgt. Die Fluoreszenzintensitätskurve weist nämlich Minima und Maxima auf, von denen die Fluoreszenzmerkmale sehr stark von der Kristallausrichtung gegenüber dem Magnetfeld abhängen währen die Extrema der Fluoreszenzintensitätskurve, die keine Fluoreszenzmerkmale im Sinne dieser Schrift sind, nicht oder nur in einem sehr geringen Maße von der Ausrichtung des Kristalls (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte abhängen. Die Schriften WO 2020 089 465 A2 und der WO 2021 151 429 A2 erwähnen dies nicht als Regelprinzip. Die hier vorgelegte Schrift offenbart dies erstmals als Regelprinzip.
Die hier vorgelegte Schrift offenbart daher ein Sensorsystem mit einem Kristall (HDNV), einem Wellenformgenerator (WFG), einer Treibervorrichtung (LDDRV), einer Pumpstrahlungsquelle (LD), einem Fotodetektor (PD), einer Auswertevorrichtung (AMP, LIA), einem Regler (RG), magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und/oder einer oder mehrerer Magnetfeldgeneratorspulen (MGx, MGy, MGz) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B. Der Kristall umfasst wieder ein paramagnetisches Zentrum und/oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein Paar gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder Cluster aus Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren. Die paramagnetischen Zentren können insbesondere NV-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls umfassen und/oder insbesondere SiV-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls und/oder insbesondere GeV-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls und/oder insbesondere TR12-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls und/oder insbesondere ST1-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls umfassen.
Der Wellenformgenerator (WFG) erzeugt ein Modulationssignal (S5) mit einer zeitlichen Modulation. Die Treibervorrichtung (LDDRV) versorgt die Pumpstrahlungsquelle (LD) in Abhängigkeit von dem Modulationssignal (S5) mit elektrischer Energie. Die Pumpstrahlungsquelle (LD) bestrahlt den Kristall (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp). Der Kristall (HDNV) emittiert in Abhängigkeit von der Pumpstrahlung (LB) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl). Die Fluoreszenzstrahlung (FL) kann von einem physikalischen Parameter am Ort des Kristalls (HDNV) abhängen kann, die in den Messwerten Niederschlag finden kann. Die Fluoreszenzstrahlung (FL) hängt typischerweise von der Stärke der magnetischen Flussdichte B am Ort des Kristalls (HDNV) ab. Außerdem hängt typischer Weise die Fluoreszenzstrahlung (FL) von der Ausrichtung des Kristalls (HDNV) relativ zur Richtung der magnetischen Flussdichte B ab. Der Kristall (HDNV) ist typischerweise gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte so angeordnet und ausgerichtet, dass seine Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Wert der magnetischen Flussdichte B ein Fluoreszenzmerkmal zeigt. Der Kristall (HDNV) ist typischerweise gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte so angeordnet und ausgerichtet, dass seine Fluoreszenzverzögerungskurve der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der zeitlichen Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der zeitlichen Modulation des Modulationssignals oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von dem Wert der magnetischen Flussdichte B ein Fluoreszenzmerkmal zeigt. Der Fotodetektor (PD) wandelt zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfangssignal (S0). Die Auswertevorrichtung (AMP, LIA) bildet einen Wert oder zeitlichen Werteverlauf aus dem Empfangssignal (S0). Hierzu verstärkt bevorzugt der Verstärker (AMP) das Empfangssignal (S0) zum verstärkten Empfangssignal (S1). Ein beispielhafter Lock-in-Verstärker ermittelt den Anteil der Modulation des Modulationssignals (S5) im verstärkten Empfangssignal (S1) bildet so einen Wert oder zeitlichen Werteverlauf aus dem verstärkten Empfangssignal (S1).Der Regler (RG) in Abhängigkeit von dem Wert oder zeitlichen Werteverlauf, den die Auswertevorrichtung bildet, die magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und/oder die eine Magnetfeldgeneratorspule oder die mehreren Magnetfeldgeneratorspulen (MGx, MGy, MGz) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B mittels eines Regelsignals so steuert, dass sie eine magnetische Gesamtflussdichte B am Ort des Kristalls mittels Überlagerung so erzeugen, dass die magnetische Flussdichte B am Ort des Kristalls (HDNV) der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht. Das Sensorsystem verwendet nun typischerweise das Regelsignal oder ein aus dem Regelsignal abgeleitetes Signal oder ein Signal, aus dem das Regelsignal abgeleitet ist, als Meswertsignal. Das Sensorsystem gibt bevorzugt zumindest einen Wert des Messwertsignals oder eine Messwertfolge oder dergleichen aus oder hält ihn bzw. sie bereit.
In einer Weiterbildung der Sensorsystems weist die Fluoreszenzintensitätskurve bzw. die Fluoreszenzverzögerungskurve zumindest ein Hauptfluoreszenzmerkmal als Fluoreszenzmerkmal auf. In der hier vorgeschlagenen Weiterbildung umfasst der Kristall (HDNV) Isotope. Im Falle eines Diamanten, insbesondere im Falle eines HD-NV-Diamanten, umfasst der Diamant bevorzugt ¹³C-Isotope (¹³C). Die Isotope (¹³C) weisen bevorzugt einen Kernspin mit einem magnetischen Moment µ auf. Diese Isotope (¹³C) wirken nun so mit den paramagnetischen Zentren des Kristalls zusammen, dass die Wechselwirkung der Isotope (¹³C) mit den paramagnetischen Zentren zu der Ausbildung von Nebenfluoreszenzmerkmalen neben dem Hauptfluoreszenzmerkmal führt. Die technische Lehre der hier vorgestellten Weiterbildung zeichnet sich nun dadurch aus, dass das Sensorsystem zumindest zeitweise eines der Nebenfluoreszenzmerkmale als Fluoreszenzmerkmal beispielsweise für die Regelung nutzt.
Gruppe XVII (Magnetfeldsensor mit Ausrichtungsregelung auf Fluoreszenzmerkmal)
Diese Schrift behandelte im vorausgehenden Abschnitt ein Sensorsystem mit einer Regelung der Ausrichtung der Flussdichte B des Magnetfelds am Ort des Kristalls (HDNV). Im vorausgehenden Abschnitt passte das Sensorsystem also die Ausrichtung des Magnetfelds an die Kristallrichtung an. Dabei diente ein Fluoreszenzmerkmal als Anker der Regelung, auf den das Sensorsystem die Orientierung des Magnetfelds ausrichtet. Den Wert des entsprechenden Regelparameters konnte dann das Sensorsystem als Maß für eine Verkippung des externen Magnetfelds gegenüber dem Kristall oder als Maß für eine Verkippung des Sensorsystems gegenüber dem externen Magnetfeld benutzen. Die hier vorgelegte Schrift behandelt nun ein Sensorsystem, das nicht das Magnetfeld, sondern nun die Ausrichtung des Kristalls nachregelt. Hierfür umfasst das Sensorsystem bevorzugt über Mittel um die Orientierung des Kristalls (HDNV) gegenüber dem Gehäuse (GH) und damit gegenüber einem externen Magnetfeld mit einer Richtung einer externen Flussdichte B zu ändern und nachzuregeln. Der Vorschlag um fasst ein Sensorsystem mit einem Kristall (HDNV), einem Wellenformgenerator (WFG), einer Treibervorrichtung (LDDRV), einer Pumpstrahlungsquelle (LD), einem Fotodetektor (PD), einer Auswertevorrichtung (AMP, LIA), einem Regler (RG), magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und/oder einer oder mehrerer Magnetfeldgeneratorspulen (MGx, MGy, MGz) und einer Ausrichtvorrichtung (MEMSG). Die eine oder mehrere Magnetfeldgeneratorspulen (MGx, MGy, MGz) dienen dabei der die Erzeugung einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B. Diese zusätzliche magnetische Flussdichte B erzeugt zusammen mit einer extern eingeprägten magnetischen Flussdichte B eine Gesamtflussdichte B und einer Gesamtrichtung der magnetischen Gesamtflussdichte B am ort des Kristalls (HDNV). Der Kristall (HDNV) umfasst bevorzugt ein paramagnetisches Zentrum und/oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein Paar gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster aus Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren. Die paramagnetischen Zentren können insbesondere NV-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls umfassen und/oder insbesondere SiV-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls und/oder insbesondere GeV-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls und/oder insbesondere ST1-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls und/oder insbesondere TR12-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls umfassen. Dabei sind NV-Zentren ganz besonders als paramagnetische Zentren bevorzugt. Der Wellenformgenerator (WFG) erzeugt typischerweise ein Modulationssignal (S5) mit einer zeitlichen Modulation. Vorzugsweise ist die Modulation eine Pulsmodulation, wie in dieser Schrift schon mehrfach ausgeführt. Die Treibervorrichtung (LDDRV) versorgt die Pumpstrahlungsquelle (LD) vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Modulationssignal (S5) mit elektrischer Energie. Bevorzugt ist also sie Energieversorgung der Pumpstrahlungsquelle (LD) pulsmoduliert. Die Pumpstrahlungsquelle (LD) bestrahlt den Kristall (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp). Der Kristall (HDNV) emittiert in Abhängigkeit von der Pumpstrahlung (LB) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl). Die Fluoreszenzstrahlung (FL) kann von einem physikalischen Parameter am Ort des Kristalls (HDNV) abhängen. Bei diesen physikalischen Parametern kann es sich beispielsweise, aber nicht nur um folgende Parameter handeln: Die magnetische Flussdichte B, die Richtung der magnetischen Flussdichte relativ zur Kristallorientierung, die Winkelgeschwindigkeit einer Drehung des Kristalls um eine oder mehrere der drei möglichen rotatorischen Achsen des Kristalls (HDNV), die zugehörigen Winkelbeschleunigungen um diese Achsen, Elemente des mechanischen Stresstensors innerhalb des Kristalls, insbesondere Schub- und Torsionsspannungen des Kristalls (HDNV), der Ort des Kristalls (typischerweise relativ zu einem Bezugsort), die Geschwindigkeit des Kristalls, die Beschleunigung des Kristalls, die elektrische Feldstärkte E und deren zeitliche Ableitungen, die elektrische Flussdichte D und deren zeitliche Ableitungen, der Wert der Dielektrizitätszahl ε_r und deren zeitliche Ableitungen, der Wert der Permeabilitätszahl µ_r und deren zeitliche Ableitungen, die magnetische Erregung und deren zeitliche Ableitungen, eine elektrische Stromstärke I oder der Wert einer elektrischen Stromdichte J in der Nähe des Kristalls, die Temperatur ϑ des Kristalls, ein Pegel der Intensität ionisierender Strahlung. Typischerweise beeinflussen diese Parameter mehr oder weniger den elektronischen Zustand des Kristalls. Dies äußert sich in der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber einer Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder einer Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten oder damit zusammenhängenden Signals. Praktisch in jedem Fall hängt die Fluoreszenzstrahlung (FL) von der Stärke der magnetischen Flussdichte B am Ort des Kristalls (HDNV) ab. Außerdem hängt die Fluoreszenzstrahlung (FL) von der Ausrichtung des Kristalls (HDNV) relativ zur Richtung der magnetischen Flussdichte B ab. Nur bei einer hochpräzisen Ausrichtung des Kristalls und einer hohen Dichte an paramagnetischen Zentren im Kristall (HDNV) sind alle Fluoreszenzmerkmale in der Fluoreszenzintensitätskurve bzw. der Fluoreszenzverzögerungskurve in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B beobachtbar. Wir nehmen nun für die hier diskutierte Ausprägung an, dass der Kristall (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte bereits so ausgerichtet ist, dass seine Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Wert der magnetischen Flussdichte B und/oder seine Fluoreszenzverzögerungskurve der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der zeitlichen Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der zeitlichen Modulation des Modulationssignals oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von dem Wert der magnetischen Flussdichte B bereits ein oder mehrere Fluoreszenzmerkmale zeigt. Die hier vorgelegte Schrift hat mögliche Fluoreszenzmerkmale bereits mehrfach aufgeführt. Daher verzichten wir hier auf eine Wiederholung des geschriebenen. Der Fotodetektor (PD) wandelt wieder zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfangssignal (S0). Die Auswertevorrichtung (AMP, LIA) bildet dann bevorzugt einen Wert oder zeitlichen Werteverlauf aus dem Empfangssignal (S0). Die magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und/oder die eine Magnetfeldgeneratorspule oder die mehreren Magnetfeldgeneratorspulen (MGx, MGy, MGz) erzeugen durch Überlagerung einer zusätzlichen magnetischen Flussdichte B mit einer externen magnetischen Flussdichte B eine magnetische Gesamtflussdichte B am Ort des Kristalls. Dies geschieht dabei in der Art, dass die magnetische Gesamtflussdichte B am Ort des Kristalls (HDNV) der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht. Der Regler (RG) bildet in Abhängigkeit von dem Wert oder zeitlichen Werteverlauf, den die Auswertevorrichtung (AMP, LIA) bildet ein oder mehrere Regelsignale. Dies eine Regelsignal oder diese Regelsignale steuern die Ausrichtvorrichtung (MEMSG) in der Art, dass die Richtung der magnetische Flussdichte B am Ort des Kristalls (HDNV) so gegenüber der Richtung der paramagnetischen Zentren bzw. des Kristalls (HDNV) orientiert ist, dass die Fluoreszenzintensitätskurve und/oder die Fluoreszenzverzögerungskurve zumindest ein, bevorzugt mehrere Fluoreszenzmerkmal ausprägen. Bevorzugt regelt der Regler (RG) die Ausrichtung dabei so, dass die Ausprägung des Fluoreszenzmerkmals extremal ist. Das bedeutet, dass der betreffende Fluoreszenzwert maximal sein soll, wenn der betreffende Wert des betreffenden Fluoreszenzmerkmals ein Maximum innerhalb des Fluoreszenzmerkmals ist und dass der betreffende Fluoreszenzwert minimal sein soll, wenn der betreffende Wert des betreffenden Fluoreszenzmerkmals ein Minimum innerhalb des Fluoreszenzmerkmals ist. Der Regler (RG) steuert bei einer Änderungen der Orientierung des Magnetfelds relativ zum Kristall die Ausrichtvorrichtung (MEMSG) in der Form so nach, dass diese Ausrichtvorrichtung (MEMSG) den Kristall (HDNV) so neu orientiert, dass dessen ursprüngliche Ausrichtung gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds sich im Wesentlichen wieder einstellt. Im Wesentlichen bedeutet, dass hier Regel und Messfehler des Systems unerheblich sein sollen. Das Sensorsystem verwendet dann bevorzugt das Regelsignal bzw. die Regelsignale oder ein aus dem Regelsignal abgeleitetes Signal bzw. aus den Regelsignalen abgeleitete Signale oder ein Signal, aus dem das Regelsignal abgeleitet ist, bzw. Signale, aus denen die Regelsignale abgeleitet sind, als Meswertsignal bzw. Messwertsignale. Das Sensorsystem gibt dann bevorzugt zumindest einen Wert des Messwertsignals bzw. zumindest je einen Wert der jeweiligen Messwertsignale aus oder hält diese bereit.
In einer Weiterbildung des Sensorsystems weist die Fluoreszenzintensitätskurve und/oder die Fluoreszenzverzögerungskurve zumindest ein Hauptfluoreszenzmerkmal als Fluoreszenzmerkmal auf. Der Kristall (HDNV) umfasst n dieser Weiterbildung bevorzugt Isotope, insbesondere ¹³C-Isotope (¹³C), wobei die Isotope (¹³C) einen Kernspin mit einem magnetischen Moment µ aufweisen. Diese Isotope (¹³C) wirken typischerweise nun so mit den paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) zusammen, dass die Wechselwirkung der Isotope (¹³C) mit den paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) zu der Ausbildung von Nebenfluoreszenzmerkmalen führt. Das Sensorsystem nutzt nun vorschlagsgemäß zumindest zeitweise eines der Nebenfluoreszenzmerkmale als Fluoreszenzmerkmal, beispielsweise zur Kompensationsregelung wie oben beschrieben.
Das Besondere ist, dass die Stärke der Ausprägung der Fluoreszenzmerkmale in unterschiedlicher Empfindlichkeit von den physikalischen Parameter und der lokalen Dichte der paramagnetischen Zentren abhängt. Ein Kristall (HDNV) kann daher auch mehrere Bereiche mit einer unterschiedlichen Dichte paramagnetischer Zentren aufweisen, die dann für die Hauptfluoreszenzmerkmale und die nebenfluoreszenzmerkmale unterschiedliche und vor allem charakteristische Empfindlichkeitsprofile aufweisen. Daher ist es immer sinnvoll, wenn ein Sensorsystem in Sinne der hier vorgelegten Schrift beispielsweise unter Nutzung seines Rechnerkerns (CPU) grundsätzlich bevorzugt mehrere Fluoreszenzmerkmale bei ggf. unterschiedlichen Dichten paramagnetischer Zentren auswertet und ggf. auf Basis der dann leicht abweichenden, auf unterschiedlichen Fluoreszenzmerkmalen beruhenden Werte beispielsweise mittels Methoden der Mustererkennung einen verbesserten Messwert ermittelt. Dieses gilt für die ganze Schrift. Wir erwähnen dies hier nochmals ausdrücklich obwohl diese Schrift grundsätzlich davon ausgeht, dass alle in dieser Schrift und den zitierten Schriften kombinierten Merkmale bei Sinnhaftigkeit miteinander kombiniert werden können und dass diese Kombinationen hiermit offenbart sind.
Gruppe XVI (Magnetfeldsensor)
Eine wesentliche Idee der hier vorgestellten Schrift ist es nun, konventionelle Magnetfeldsensoren mittels der Fluoreszenzmerkmale eines Kristalls mit einem oder mehreren paramagnetischen Zentren zu kalibrieren. Hierbei ergänzen sich bevorzugt die Vorteile eines Quantensensors, der mit sehr hoher Genauigkeit feststellen kann, dass die magnetische Flussdichte exakt einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte eines der oben beschriebenen Fluoreszenzmerkmale entspricht. Auf der anderen Seite können solche Quantensensoren nicht jede beliebige magnetische Flussdichte bestimmten. Liegt der Wert der zu erfassenden magnetische Flussdichte B zwischen den Werten der kennzeichnenden Flussdichten B der Fluoreszenzmerkmale, so muss die Flussdichte B anders bestimmt werden. Die Idee ist nun, zwei verschiedene Sensorprinzipien miteinander zu kombinieren. Zum Ersten verwendet das vorgeschlagene Sensorsystem einen konventionellen Magnetfeldsensor. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Hall-Platten basierenden Magnetfeldsensor, einen AMR-Sensor, einen GMR-Sensor, einen XMR-Sensor oder einen Quantensensor mit einem anderen Messprinzip handeln. Bei dem Quantensensor kann es sich beispielsweise um einen Sensor oder ein Sensorsystem entsprechend der Schriften WO 2021151429 A2 , WO 2021 013 308 A1 , DE 10 2014 219 550 A1 , DE 10 2015 016 021 A1 , DE 10 2019 130 480 A1 oder DE 10 2019 212 587 A1 . Diese Schriften sind ausdrücklich nur Beispiele. Hier können sehr viele weitere Schriften genannt werden.
Die hier vorgelegte Schrift beschreibt somit ein Sensorsystem mit einem konventionellen Magnetfeldsensor und mit einer Quantenvorrichtung. Die Quantenvorrichtung unterscheidet sich durch ihr Funktionsprinzip von dem konventionellen Magnetfeldsensor. Es kann sich bei dem konventionellen Magnetfeldsensor also durchaus um einen Quantensensor handeln, der dann aber ein andere Messprinzip aufweisen sollte. Beispielsweise kann es sich bei dem konventionellen Magnetfeldsensor um einen Quantensensor entsprechend der Schrift WO 2021 013 308 A1 handeln. Die technische Lehre der WO 2021 013 308 A1 arbeitet mit nicht gegeneinander ausgerichteten Magnetfeldern und Kristallen. Die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift arbeitet mit ausgerichteten Kristallen.
Der Kristall umfasst bevorzugt ein paramagnetisches Zentrum und/oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein Paar gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder Cluster aus Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren. Bevorzugt sind ein oder mehre paramagnetische Zentren NV-Zentren in Diamant als Kristall und/oder ST1-Zentren in Dimant als Kristall und/oder TR12-Zentren in Dimant als Kristall und/oder SiV-Zentren in Diamant als Kristall und/oder GeV-Zentren in Diamant als Kristall.
Es ist durchaus denkbar, dass eine Sensorvorrichtung beide Sensorprinzipien, nämlich das hier offenbarte und das der WO 2021 013 308 A1 mit Hilfe eines gemeinsam genutzten HD-NV-Diamantkristalls in einer Sensorvorrichtung gemeinsam nutzt. Beispielsweise ist ein Betrieb im Zeitmultiplex denkbar.
In einem ersten Zeitraum führt das Sensorsystem eine Magnetfeldmessung entsprechend der hier offenbarten technischen Lehre durch. Hierzu richtet das Sensorsystem beispielsweise mittels eines MEMS-Goniometers (MEMSG) den als Sensorelement dienenden Diamantkristall aus. Sofern das Magnetfeld parallel zur Richtung der NV-Zentren ist und der Betrag der magnetischen Flussdichte B der kennzeichnenden Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht, kann das Sensorsystem eine Verminderung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren des Kristalls erfassen. Ggf. kann das Sensorsystem mehrere Ausrichtungen des Diamantkristalls und/oder mehrere Ausrichtungen und Flussdichten eines zusätzlich überlagerten mittels magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und/oder magnetfelderzeugenden Spulen (MGx, MGy, MGz) und/oder dergleichen erzeugten Magnetfeldes erproben. Hierbei kann das Sensorsystem den sich ergebenden Parameterraum aus verschiedenen Ausrichtungen des Kristalls, Ausrichtungen des Magnetfeldes und/oder Stärken der magnetischen Flussdichte auch abscannen.
In zweiten Zeiträumen lädt die Ladevorrichtung (LDV) wie beschrieben, die Energiereserve (BENG). Nicht in allen Ausprägungen des Vorschlags ist dieser zweite Zeitraum notwendig. Das hier vorgestellte Zeitschlitzverfahren kann daher auch nur erste und dritte Zeiträume umfassen. Typischerweise überlappen sich die ersten Zeiträume und die zweiten Zeiträume und die dritten Zeiträume nicht.
In den dritten Zeiträumen kann die Sensorvorrichtung ganz gezielt die Parallelität der Ausrichtung der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds und der paramagnetischen Zentren im Kristall zerstören. Hierzu richtet das Sensorsystem beispielsweise mittels des MEMS-Goniometers (MEMSG) den als Sensorelement dienenden Kristall (HDNV) und/oder die Richtung der magnetischen Flussdichte B des magnetischen Feldes mittels eines zusätzlich überlagerten durch magnetfelderzeugende Strukturen (MG) und/oder magnetfelderzeugende Spulen (MGx, MGy, MGz) und/oder dergleichen erzeugten Magnetfeldes so aus, dass die Richtung der paramagnetischen Zentren nicht mehr mit der Richtung der Flussdichte B des resultieren magnetischen Gesamtfeldes übereinstimmt. Auch kann weniger bevorzugt das Sensorsystem die Stärke der Flussdichte B des magnetischen Gesamtfeldes mittels des zusätzlich überlagerten durch magnetfelderzeugende Strukturen (MG) und/oder magnetfelderzeugende Spulen (MGx, MGy, MGz) und/oder dergleichen erzeugten Magnetfeldes so ändern, dass diese Stärke der magnetischen Flussdichte B des magnetischen Gesamtfeldes nicht mehr der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht. Sofern das Magnetfeld nun nicht mehr parallel zur Richtung der NV-Zentren ist und/oder der Betrag der magnetischen Flussdichte B nicht mehr der kennzeichnenden Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht, kann das Sensorsystem beispielsweise mittels eines Verfahrens entsprechend der technische Lehre der genannten Schriften, insbesondere der der WO 2021 013 308 A1 , die magnetische Flussdichte bestimmen. Ggf. kann das Sensorsystem auch hier mehrere Ausrichtungen des Kristalls und/oder mehrere Ausrichtungen und Flussdichten des zusätzlich überlagerten mittels magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und/oder magnetfelderzeugenden Spulen (MGx, MGy, MGz) und/oder dergleichen erzeugten Magnetfeldes erproben. Hierbei kann das Sensorsystem den sich ergebenden Parameterraum aus verschiedenen Ausrichtungen des Kristalls, Ausrichtungen des Magnetfeldes und/oder Stärken der magnetischen Flussdichte auch abscannen.
Das Sensorsystem umfasst bevorzugt in diesem Fall einen Speicher (NVM, RAM) und einen Rechnerkern (CPU). Der Speicher (NVM, RAM) umfasst bevorzugt einen nicht flüchtigen Speicher (NVM) und bevorzugt einen Schreib-/Lesespeicher (RAM). Das Rechnersystem (CPU) und der Speicher (NVM, RAM) und die Datenbusschnittstelle (DBIF) und die Motordatenbusschnittstelle (MDBIF) bilden typischerweise die Steuervorrichtung (STV) des Sensorsystems. und wobei der konventionelle Magnetfeldsensor ein Hall-Sensor oder ein GMR-Sensor oder ein AMR-Sensor oder ein CMR-Sensor oder ein anderer XMR-Sensor oder ein Quantensensor mit einem anderen Messprinzip ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Quantensensor bevorzugt um einen Quantensensor auf Basis eines mikrowellenfreien Messprinzips unter Nutzung paramagnetischer Zentren, wobei die technische Lehre der WO 2021 013 308 A1 besonders bevorzugt ist. Entsprechend der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift umfasst die Quantenvorrichtung bevorzugt einen Kristall mit einem oder mehreren paramagnetischen Zentren, wie oben bereits erwähnt. Bevorzugt umfasst der Kristall einen Diamanten (HDNV), insbesondere einen HD-NV-Diamanten und/oder HD-NV-Diamantbereich. Der Kristall, also bevorzugt der HD-NV-Diamant (HDNV), emittiert bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl).
Die Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls, also bevorzugt des HD-NV-Diamanten (HDNV), weist typischerweise bei korrekter Ausrichtung des Kristalls in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B zumindest n Fluoreszenzmerkmale mit n größer 2 auf. Der konventionelle Magnetfeldsensor ermittelt Magnetfeldsensormesswerte für die magnetische Flussdichte B am Ort des Sensorsystems. Der Speicher (NVM, RAM) beinhaltet bevorzugt zumindest zeitweise Magnetfeldsensorkorrekturparameter. Diese Magnetfeldsensorkorrekturparameter werden bevorzugt vor der Messung mit Hilfe der Quantenvorrichtung bei vorbekannten magnetischen Flussdichten B ermittelt. Dabei entsprechen diese vorbekannten magnetischen Flussdichten bevorzugt einer oder mehreren kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B von n Fluoreszenzmerkmalen des Kristalls, also bevorzugt des HD-NV-Diamanten (HDNV). Das Sensorsystem wandelt die Magnetfeldsensormesswerte zur korrigierten Magnetfeldsensormesswerten mit Hilfe der Magnetfeldsensorkorrekturparameter. Hierzu verwendet der Rechnerkern vorzugsweise eine mathematische Funktion, die in seinem Speicher (RAM, NVM) typischerweise zumindest zeitweise abgelegt ist. Bevorzugt ist die mathematische Funktion ein Polynom.
Das Sensorsystem kann die vorbekannten magnetischen Flussdichten B auch so einstellen, dass das Sensorsystem während der Messung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder der zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals feststellt, dass die magnetische Flussdichte B einem Fluoreszenzmerkmal entspricht und dass die kennzeichnende magnetische Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals vorliegt. In dem Fall kann das Sensorsystem die Magnetfeldsensorkorrekturparameter auch während des Betriebs korrigieren und nachführen. Wenn hier also davon die Rede ist, dass das Sensorsystem die magnetische Flussdichte und/oder die Ausrichtung des Kristalls gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B einstellt, so ist im Sinne der hier vorgelegten Schrift auch umfasst und beansprucht, dass das Sensorsystem erkennt, dass die Richtung der magnetischen Flussdichte B der Ausrichtung der paramagnetischen Zentren im Kristall entspricht und dass der Betrag der Flussdichte B dem Betrag einer kennzeichnenden Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht.
Die hier vorgelegte Schrift befasst sich auch mit einer Nutzung der vorgenannten Effekte, Konstruktions- und Verfahrensprinzipien zur Verbesserung konventioneller Sensoren. Die hier vorgelegte Schrift offenbart daher auch eine Magnetfeldsensorvorrichtung, wobei die Magnetfeldsensorvorrichtung zumindest ein Sensorelement eines konventionellen Magnetfeldsensors umfasst. Den Begriff konventioneller Magnetfeldsensor definiert die hier vorgelegte Schrift im Abschnitt Glossar genauer, um eine Abgrenzung zu den hier vorgestellten und aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktions- und Verfahrensprinzipien herzustellen. Das Sensorelement der hier vorgestellten Magnetfeldsensorvorrichtung ist im Sinne des hier behandelten Abschnitts bevorzugt ein Vorrichtungsteil des konventionellen Magnetfeldsensors, der einen Parameter des magnetischen Feldes, insbesondere die Stärke und/oder Richtung der magnetische Flussdichte B, in ein oder mehrere elektrische Signale wandelt. Die Magnetfeldsensorvorrichtung umfasst bevorzugt zumindest einen Kristall (HDNV) mit zumindest einem paramagnetischen Zentrum. Bevorzugt ist der Kristall (HDNV) ein Diamant. Bevorzugt ist der Kristall (HDNV) ein HD-NV-Diamant. Die Magnetfeldsensorvorrichtung ermittelt korrigiert nun vorschlagsgemäß einige oder alle ersten Messwerte, die die Magnetfeldsensorvorrichtung mittels des Sensorelements und damit mit Hilfe des konventionellen Magnetfeldsensors ermittelt, mit Hilfe von zweiten Messwerten. Die ersten Messwerte ermittelt die Magnetfeldsensorvorrichtung zum Ersten mit Hilfe des Sensorelements, also mit Hilfe des konventionellen Magnetfeldsensors. Die weiten Messwerte ermittelt die Magnetfeldsensorvorrichtung zum Zeiten gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV). Die in dem hier vorliegenden Abschnitt vorgeschlagene Magnetfeldsensorvorrichtung umfasst also zum ersten einen konventionellen Magnetfeldsensor und einen quantenmechanischen Magnetfeldsensor. Der quantenmechanische Magnetfeldsensor umfasst dabei bevorzugt einen oder mehrere Kristalle (HDNV) mit bevorzugt jeweils einem oder mehreren paramagnetischen Zentren und/oder mit einem oder mehreren Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder mit einem oder mehreren Clustern paramagnetischer Zentren. Bevorzugt handelt es sich bei. einem oder mehreren der einen oder mehreren Kristalle (HDNV) um einen oder mehrere Diamanten. Bevorzugt handelt es sich bei einem oder mehreren der einen oder mehreren Diamanten um einen HD-NV-Diamanten. Auch können einer oder mehrere der Kristalle einen oder mehrere HD-NV-Bereiche aufweisen, die bevorzugt jeweils die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweisen. Bevorzugt erfasst der quantenmechanische Sensor die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) paramagnetischer Zentren bzw. des einen oder der mehreren Kristalle aus und bildet daraus einen oder mehrere Messwerte oder ein oder mehrere Messwertsignale. Ebenso kann auch der quantenmechanische Sensor ggf. die zeitliche Verzögerung der Modulation Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) paramagnetischer Zentren bzw. des einen oder der mehreren Kristalle gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder einem daraus abgeleiteten Signal ermitteln und daraus einen oder mehrere Messwerte oder ein oder mehrere Messwertsignale bilden. Bevorzugt sind ein oder mehrere der paramagnetischen Zentren paramagnetische Zentren in einem Kristall (HDNV), der ein Diamant und/oder ein HD-NV-Diamant ist. Bevorzugt sind ein oder mehrere der paramagnetischen Zentren HD-NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder TR12-Zentren.
Bevorzugt folgt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV), also bevorzugt eines Diamanten und/oder HD-NV-Diamanten, der vorbeschriebenen Magnetfeldsensorvorrichtung dieses Abschnitts in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B einer Fluoreszenzintensitätskurve. Diese Fluoreszenzintensitätskurve weist bevorzugt Fluoreszenzmerkmale auf.
Entsprechend dem Vorschlag der hier in diesem Abschnitt vorgestellten Magnetfeldsensorvorrichtung nutzt die Magnetfeldsensorvorrichtung erste Messwerte des Sensorelements des konventionellen Magnetfeldsensors der Magnetfeldsensorvorrichtung und zweiten Messwertpaaren, die Paare aus Messwerten des Sensorelements des konventionellen Magnetfeldsensors der Magnetfeldsensorvorrichtung und Messwerten des quantenmechanischen Magnetfeldsensors der Magnetfeldsensorvorrichtung umfassen. Ziel ist dabei die Verbesserung der Präzision der ersten Messwerte. Die Magnetfeldsensorvorrichtung korrigiert hierzu erste Messwerte, die die Magnetfeldsensorvorrichtung mittels des Sensorelements des konventionellen Magnetfeldsensors der Magnetfeldsensorvorrichtung ermittelt, mit Hilfe von solchen zweiten Messwertpaaren, die zum Ersten mit Hilfe der Sensorelements des konventionellen Magnetfeldsensors und zum Zweiten gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzmerkmale des quantenmechanischen Magnetfeldsensors der Magnetfeldsensorvorrichtung gewonnen wurden oder werden.
Die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV), also bevorzugt eines Diamanten (HDNV) und/oder eines HD-NV-Diamanten, folgt typischerweise gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals, die den Diamanten (HDNV) bestrahlt oder einer Modulation eines Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B in analoger Weise zur Fluoreszenzintensitätskurve einer Fluoreszenzintensitätsverzögerungskurve in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B. Typischerweise weist dabei auch die Fluoreszenzintensitätsverzögerungskurve Fluoreszenzmerkmale auf. Die Magnetfeldsensorvorrichtung ermittelt bevorzugt erste Messwerte, die die Magnetfeldsensorvorrichtung mittels des Sensorelements ermittelt, mit Hilfe von solchen zweiten Messwertpaaren, deren einer Messwert zum Ersten mit Hilfe der Sensorelements und zum Zweiten deren anderer Messwert gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzmerkmale gewonnen wurden oder werden. Die kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B der Fluoreszenzmerkmale dienen somit als Kalibrationspunkte für die ersten Messwerte des konventionellen Magnetfeldsensors der Magnetfeldsensorvorrichtung. Der Quantensensor ist ja nur beim Vorliegen von magnetischen Flussdichten b entsprechend den kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B der Fluoreszenzmerkmale besonders präzise. In Flussdichtebereichen mit magnetischen Flussdichten B, die signifikant von den magnetischen Flussdichten B der kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B abweichen, weist ein quantenmechanischer Magnetfeldsensor demgegenüber eine verringerte Empfindlichkeit und damit Präzision auf. Die Idee ist, den konventionellen Magnetfeldsensor bei Vorliegen einer magnetischen Flussdichte B, die einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals der Fluoreszenzintensitätskurve und/oder der Fluoreszenzverzögerungskurve entspricht, zu rekalibrieren. D.h. die Magnetfeldsensorvorrichtung erkennt mit Hilfe des quantenmechanischen Magnetfeldsensors auf Basis paramagnetischer Zentren im Kristall das Vorliegen einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B und bestimmt daraufhin die Korrekturparameter einer Korrekturfunktion zur Korrektur der Messwerte des konventionellen Magnetfeldsensor in der Art neu, dass der korrigierte Messwert des konventionellen Magnetfeldsensors bei Vorliegen einer magnetischen Flussdichte B, die einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals der Fluoreszenzintensitätskurve und/oder der Fluoreszenzverzögerungskurve entspricht, dem Wert dieser kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals der Fluoreszenzintensitätskurve und/oder der Fluoreszenzverzögerungskurve entspricht.
Die in diesem Abschnitt diskutierte Magnetfeldsensorvorrichtung umfasst somit bevorzugt zumindest ein Sensorelement eines konventionellen Magnetfeldsensors. Die hier vorgelegte Schrift verweist hierzu auf die Definition eines konventionellen Magnetfeldsensors im Anschnitt Glossar. Beispielsweise kann der konventionelle Magnetfeldsensor ein Hall-Sensor oder ein GMR-Sensor oder ein AMR-Sensor oder ein CMR-Sensor oder ein anderer XMR-Sensor sein oder umfassen. Das Sensorelement ist typischerweise der Vorrichtungsteil des konventionellen Magnetfeldsensors, der einen Parameter des magnetischen Feldes, insbesondere den Wert und/oder die Richtung der magnetischen Flussdichte B, in ein elektrisches Signal oder anderes, beispielsweise optisches Signal wandelt. Die in dem hier behandelten Abschnitt vorgeschlagene Magnetfeldsensorvorrichtung umfasst bevorzugt einen oder mehrere Kristalle (HDNV) mit einem oder mehreren paramagnetischen Zentren und/oder einem oder mehreren Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einem oder mehreren Clustern paramagnetischer Zentren und/oder einem oder mehreren Clustern von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren. Bevorzugt umfassen der eine Kristall (HDNV) oder die mehreren Kristalle (HDNV) Diamant und/oder einen oder mehrere HD-NV-Diamanten und/oder einen oder mehrere HD-NV-Diamantbereiche, deren Merkmale die Merkmalen eines HD-NV-Diamanten aufweisen. Der eine Kristall (HDNV) bzw. die mehreren Kristalle (HDNV) des quantentechnologischen Sensors der Magnetfeldsensorvorrichtung sind bevorzugt so zum Sensorelement des konventionellen Magnetfeldsensors so angeordnet ist, dass das Verhältnis des Betrags der magnetischen Flussdichte B, die den Kristall bzw. die Kristalle (HDNV) durchflutet, zum Betrag der magnetischen Flussdichte B, die das Sensorelement des konventionellen Magnetfeldsensors durchflutet, fest oder vorbekannt oder im Wesentlichen gleich ist.
Gruppe XVII (Hall-Sensor)
Der hier nun vorgestellte Abschnitt dieser Schrift behandelt nun das Magnetfeldsensorvorrichtung des vorausgehenden Abschnitts anhand einer Magnetfeldsensorvorrichtung, die beispielhaft einen Hallsensor als konventionellen Magnetfeldsensor umfasst. Das Sensorsystem, dass einer solchen Magnetfeldsensorvorrichtung mit Hall-Sensor entspricht ist Gegenstand des nun behandelten Abschnitts. Die in diesem Abschnitt behandelten Prinzipien sind daher auch für andere konventionelle Magnetfeldsensoren als Teil der Magnetfeldsensorvorrichtung anwendbar und damit Teil der Offenbarung der hier vorgelegten Schrift.
Auf Basis des oben Beschriebenen offenbart die hier vorgelegte Schrift nun ein solches Sensorsystem, bei dem der konventionelle Magnetfeldsensor ein Hall-Sensor ist. Das Sensorsystem, das die hier vorgelegte Schrift hiermit offenbart, umfasst somit einen Hall-Sensor und eine Quantenvorrichtung. Bei der Quantenvorrichtung kann es sich um einen Quantensensor oder einen Quantencomputer oder eine andere quantentechnologische Vorrichtung handeln. Eine andere quantentechnologische Vorrichtung wäre beispielsweise eine quantenkryptografische Vorrichtung, wie beispielsweise ein Quantenrauschgenerator, der als TRNG (true random number generator) für die Erzeugung von Schlüsseln in der Kryptgrafie eingesetzt wird.
Zunächst gehen wir davon aus, dass die quantentechnologische Vorrichtung einen Quantensensor umfasst oder dass die quantentechnologische Vorrichtung zumindest zweitweise als Quantensensor genutzt werden kann.
Bevorzugt umfasst das in diesem Abschnitt vorgeschlagene Sensorsystem eine Steuervorrichtung (STV), die bevorzugt u.a. einen Speicher (NVM, RAM) und einen Rechnerkern (CPU) umfasst. Vorschlagsgemäß umfasst die Vorrichtung einen Kristall mit einem oder mehreren paramagnetischen Zentren und/oder mit einem oder mehreren Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder mit einem oder mehreren Clustern paramagnetischer Zentren und/oder mit einem oder mehreren Gruppen von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren. Bevorzugt kann es sich bei paramagnetischen Zentren dieser paramagnetischen Zentren um NV-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls handeln. Auch kann es sich bei paramagnetischen Zentren dieser paramagnetischen Zentren um SiV-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls handeln. Auch kann es sich bei paramagnetischen Zentren dieser paramagnetischen Zentren um GeV-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls handeln. Auch kann es sich bei paramagnetischen Zentren dieser paramagnetischen Zentren um ST1-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls handeln. Auch kann es sich bei paramagnetischen Zentren dieser paramagnetischen Zentren um TR12-Zentren in Diamant als Kristallmaterial des Kristalls handeln.
Ganz besonders bevorzugt umfasst der Kristall einen Diamanten, insbesondere einen HD-NV-Diamanten. Der Kristall emittiert bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl). Die Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls weist bevorzugt in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B zumindest n Fluoreszenzmerkmale mit n größer 2 auf. Die Fluoreszenzverzögerungskurve der zeitlichen Verzögerung einer Modulation Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls gegenüber einer zeitlichen Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals weist bevorzugt in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B zumindest n Fluoreszenzmerkmale mit n größer 2 auf.
Der Hallsensor ermittelt nun Hallsensormesswerte des Hall-Sensors für die magnetische Flussdichte B am Ort des Sensorsystems. Der Speicher (NVM, RAM) beinhaltet nun Hallsensorkorrekturparameter als Informationen. Bevorzugt stellt die Steuervorrichtung (STV) des Sensorsystems hierzu bevorzugt mittels Magnetfeld erzeugender Sensorsystemteilvorrichtungen (MGx, MGy, MGz) n kennzeichnende magnetische Flussdichten B von n Fluoreszenzmerkmalen des Kristalls ein. Diese kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B führen jeweils zu einem jeweiligen Extremum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder zu einem jeweiligen Extremum der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals. Das Sensorsystem ermittelt dann bevorzugt die jeweiligen n Hallsensorkorrekturparameter mit Hilfe der Quantenvorrichtung bei diesen jeweiligen n magnetischen Flussdichten B, die den jeweiligen n kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B der jeweiligen n Fluoreszenzmerkmale des Kristalls entsprechen. Das Sensorsystem wandelt danach die Hallsensormesswerte des Hall-Sensors zu korrigierten Hallsensormesswerten mit Hilfe der zuvor ermittelten n Hallsensorkorrekturparameter. Hierbei nutzt bevorzugt der Rechnerkern (CPU) ein Korrekturpolynom, das beispielsweise in dem Speicher (NVM, RAM) der Steuervorrichtung (STV) als Programm-Kode abgelegt ist. Beispielsweise kann es sich bei den n Hallsensorkorrekturparametern um die n Koeffizienten dieses Korrekturpolynoms handeln. Wenn das Sensorsystem n Kalibrierpunkte nutzt, die auf n Kalibriermesswerten aus n Kalibiermessungen mit n magnetischen Flussdichten B basieren und deren n magnetische Flussdichten B den n kennzeichnenden magnetischen Flussdichten der korrespondierenden n Fluoreszenzmerkmale entsprechen, so bestimmt bevorzugt der Rechnerkern n Hallsensorkorrekturparameter für das Korrekturpolynom. Bevorzugt legt der Steuerrechner (CPU) diese n Hallsensorkorrekturparameter dann in seinem Speicher (NVM, RAM) ab. Das Korrekturpolynom ist dann ein Polynom n-ten Grades.
Nachdem der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) auf diese Weise eine Kalibrierung durchgeführt hat, ist er in der Lage, neue Hall-Sensormesswerte des Hall-Sensors nach deren Erfassung zu korrigieren. Hierzu erfasst der Rechnerkern (CPU) die neuen Hall-Sensormesswerte des Hallsensors. Diese erfassten Hall-Sensormesswerte transformiert der Rechnerkern (CPU) mittels des in seinem Speicher (NVM, RAM) abgelegten Korrekturpolynoms und der ebenfalls in seinem Speicher abgelegten Hallsensorkorrekturparameter zu korrigierten Hall-Sensormesswerten. Das Sensorsystem gibt dann diese korrigierten Hall-Sensormesswerte aus und/oder hält diese, beispielsweise im Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung (STV) beispielsweise für einen Abruf über einen externen Datenbus (EXTDB) bereit.
Sofern das Sensorsystem (STV) und zwar bevorzugt der Rechnerkern (CPU) feststellt, dass ein erfasster Hall-Sensormesswert für eine magnetische Flussdichte B dem Wert der kennzeichnenden Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals im Wesentlichen entspricht, so kann das Sensorsystem eine Rekalibrierung durchführen. Ein erfasster Hall-Sensormesswert für eine magnetische Flussdichte B entspricht im Sinne der hier vorgelegten Schrift dann dem Wert der kennzeichnenden Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals im Wesentlichen, wenn die Betragsdifferenz zwischen dem Wert der kennzeichnenden Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals und dem Hall-Sensormesswert für eine magnetische Flussdichte B kleiner als ein Rekalibrierungsschwellwert ist. Um diese Rekalibrierung durchführen zu können, umfassen die Informationen im Speicher (NVM, RAM) der Steuervorrichtung (STV) bevorzugt zum ersten die Werte kennzeichnender magnetischer Flussdichten B relevanter Fluoreszenzmerkmale und bevorzugt zum zweiten die Hallsensormesswerte des Hall-Sensors für diese kennzeichnenden Fluoreszenzmerkmale, die das Sensorsystem bei einer Kalibrierung oder Rekalibrierung mittels des Hall-Sensors erfasst hat. Des Weiteren umfassen die Informationen im Speicher (NVM), RAM) der Steuervorrichtung (STV) des Sensorsystems bevorzugt auch den Rekalibrierungsschwellwert. Bevorzugt variiert nun die Steuervorrichtung (STV) mittels Mitteln zur Erzeugung einer zusätzlichen überlagernden magnetischen Flussdichte B (MGx, MGy, MGz) die auf den Hall-Sensor und den Kristall (HDNV) der quantentechnologischen Vorrichtung einwirkenden magnetischen Gesamtflussdichte B. Eine Pumpstrahlungsquelle (LD) des Sensorsystems bestrahlt typischerweise dann den Kristall (HDNV) des Sensorsystems mit Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp), Bevorzugt bestrahlt die Pumpstrahlungsquelle (LD) des Sensorsystems den Kristall (HDNV) des Sensorsystems nur dann mit Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp), wenn die besagte Betragsdifferenz zwischen dem Wert der kennzeichnenden Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals und dem Hall-Sensormesswert für eine magnetische Flussdichte B kleiner als der Rekalibrierungsschwellwert ist. Dies spart ggf. Energie. Der Kristall (HDNV) emittiert dann bevorzugt Fluoreszenzstrahlung (FL) einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl). Ein Fotodetektor (PD) erfasst bevorzugt diese Fluoreszenzstrahlung (FL). Eine Auswertevorrichtung (AMP, LIA) ermittelt einen Fluoreszenzmesswert. Dieser Fluoreszenzmesswert kann ein Messwert für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sein. Dieser Fluoreszenzmesswert kann ein Messwert für die zeitliche Verzögerung der Modulation Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber einer Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder einer Modulation eines Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals sein. Typischerweise stellt die Steuervorrichtung (STV) des Sensorsystems eine Mehrzahl magnetischer Flussdichten B als Soll-Flussdichten B ein, die ohne Rekalibrierung verschiedenen Werten magnetischen Flussdichten B innerhalb eines Werteintervalls um den Wert der kennzeichnenden Flussdichte B des betreffenden Fluoreszenzmerkmals herum entsprechen sollten. Das Werteintervall entspricht dabei bevorzugt dem Intervall beginnend mit dem Wert der kennzeichnenden Flussdichte B des betreffenden Fluoreszenzmerkmals minus dem Rekalibrierungsschwellwert und endend mit dem Wert der kennzeichnenden Flussdichte B des betreffenden Fluoreszenzmerkmals plus dem Rekalibrierungsschwellwert. Typischerweise ermittelt die Steuervorrichtung (STV) des Sensorsystems für die jeweiligen Soll-Flussdichten B dieser Mehrzahl magnetischer Soll-Flussdichten B dann jeweilige Fluoreszenzmesswerte und jeweilige Hallsensormesswerte. Jedem jeweiligen Fluoreszenzmesswert ist somit ein jeweiliger Hall-Sensormesswert für eine jeweilige magnetische Soll-Flussdichte B zugeordnet. Das Extremum dieser Fluoreszenzmesswerte liegt dann bei einer extremalen magnetischen Soll-Flussdichte B. Der extremalen magnetischen Soll-Flussdichte entspricht ein Hall-Sensormesswert, den diese Schrift im Folgenden als extremalen Hall-Sensormesswert bezeichnet. Im kalibrierten Zustand ist der Wert dieser extremale magnetischen Soll-Flussdichte B gleich dem vorbekannten Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B für das betreffende Fluoreszenzmerkmal, das der Speicher (NVM, RAM) der Steuervorrichtung (STV) als Information bereithält. Ist der Betrag der Wertedifferenz des Werts der extremalen Soll-Flussdichte B zum Wert der kennzeichnenden Flussdichte B größer als der Betrag einer Update-Schwelle, so ersetzt der erfasste extremale Hall-Sensormesswert der extremalen Soll-Flussdichte B den bisher gespeicherten Hall-Sensormesswert im Speicher (NVM, RAM) der Steuervorrichtung (STV). Dies Steuervorrichtung berechnet dann die Hall-Sensorkorrekturfaktoren neu und legt diese im Speicher (NVM, RAM) der Steuervorrichtung (STV) ab. Damit ist die Rekalibrierung dann abgeschlossen.
Die hier vorgelegte Schrift offenbart darüber hinaus, dass ein vorschlagsgemäßes Sensorsystem das unmittelbar zuvor beschriebene Rekalibrierungsverfahren auch für konventionelle Magnetfeldsensoren im Sinne der hier vorgelegten Schrift anwenden kann. Der betreffenden konventionelle Magnetfeldsensor ersetzt dann den Hallsensor in dem unmittelbar zuvor in diesem Anschnitt beschriebenen Rekalibrierungsverfahren. Statt Hall-Sensormesswerten handelt es sich dann um Sensormesswerte eines konventionellen Magnetfeldsensors. Statt eines extremalen Hall-Sensor-messwerts ermittelt das Verfahren dann einen extremalen Messwert des konventionellen Magnetfeldsensors. Statt Hall-Sensorkorrekturfaktoren verwendet das Rekalibrierungsverfahren dann Sensorkorrekturfaktoren für einen konventionellen Magnetfeldsensor. Das entsprechende Rekalibrierungsverfahren eines Sensorsystems mit einem konventionellen Magnetfeldsensor ist somit Teil der Offenbarung der hier vorgelegten Schrift.
Bevorzugt umfasst eine geeignete Hallsensorvorrichtung zumindest eine Hall-Platte. Typischerweise umfasst eine geeignete Hallsensorvorrichtung zumindest einen Kristall mit einem oder mehreren paramagnetischen Zentren und/oder einem oder mehreren Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einem oder mehreren Clustern paramagnetischer Zentren und/oder einem oder mehreren Clustern von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren. Bevorzugt umfasst der Kristall Diamant. Bevorzugt können die betreffenden paramagnetischen Zentren beispielsweise, aber nicht nur, NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder TR12-Zentren und/oder ST1-Zentren umfassen. Bevorzugt korrigiert die Hallsensorvorrichtung Messwerte, die die Hallsensorvorrichtung mittels der Hallplatte ermittelt, mit Hilfe von Messwerten, die zum Ersten als Hall-Sensor-Messwerte mit Hilfe der Hall-Platte und zum Zweiten als Fluoreszenzmesswerte gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren gewonnen wurden oder werden, korrigiert. Eine solche Hallsensorvorrichtung ist also typischerweise ein Hallsensorsystem, wie diese Schrift ihn in dem unmittelbar Text in diesem Abschnitt beschreibt.
Bevorzugt erfasst das Sensorsystem einen oder mehrere Fluoreszenzintensitätsmesswerte der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV). Bevorzugt folgt dabei der Fluoreszenzintensitätsmesswert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B einer Fluoreszenzintensitätskurve. Diese Fluoreszenzintensitätskurve weist bei Vorliegen magnetischer Flussdichten B, deren Betrag und Richtung dem Betrag und der Richtung kennzeichnender magnetischer Flussdichten B entsprechen, Fluoreszenzmerkmale auf.
Bevorzugt kann das Sensorsystem einen oder mehrere Fluoreszenzverzögerungsmesswerte zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals aufweisen. Bevorzugt folgt dabei der Fluoreszenzverzögerungsmesswert der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B einer Fluoreszenzverzögerungskurve. Diese Fluoreszenzverzögerungskurve weist bei Vorliegen magnetischer Flussdichten B, deren Betrag und Richtung dem Betrag und der Richtung kennzeichnender magnetischer Flussdichten B entsprechen, typischerweise ebenfalls Fluoreszenzmerkmale auf.
Die Hallsensorvorrichtung korrigiert erste Messwerte, die die Hallsensorvorrichtung mittels der Hallplatte ermittelt, mit Hilfe von zweiten Messwertpaaren, die die Hallsensorvorrichtung zum Ersten mit Hilfe der Hall-Platte und zum Zweiten gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzmerkmale gewinnt.
Die umfasst bevorzugt Hallsensorvorrichtung zumindest eine Hall-Platte und zumindest einen Kristall (HDNV). Der zumindest eine Diamant (HDNV) umfasst bevorzugt einen Diamanten und/oder einen HD-NV-Diamanten und/oder einen HD-NV-Diamantbereich. Der zumindest eine Kristall (HDNV) umfasst bevorzugt einen oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren. Bevorzugt sind ein oder mehrere der ein oder mehreren paramagnetischen Zentren NV-Zentren und/oder SiV-zentren und/oder GeV-Zentren und/oder ST1-Zentren und7 oder TR12-Zentren.
Ein oder mehrere der Kristalle (HDNV) sind bevorzugt so zur Hall-Platte angeordnet, dass das Verhältnis des Betrags der magnetischen Flussdichte B, die den Kristall (HDNV) durchflutet, zum Betrag der magnetischen Flussdichte B, die die Hallsensorvorrichtung durchflutet, fest oder vorbekannt oder im Wesentlichen gleich ist.
Gruppe XVIII (Magnetfeldsensor)
Die hier vorgelegte Schrift beschreibt nun in diesem Abschnitt ein Sensorsystem mit einem konventionellen Magnetfeldsensor, einer Quantenvorrichtung, einem Speicher (NVM, RAM) und mit einem Rechnerkern (CPU). Der konventionelle Magnetfeldsensor ist bevorzugt ein Hall-Sensor oder ein GMR-Sensor oder ein AMR-Sensor oder ein CMR-Sensor oder ein anderer XMR-Sensor. Hinsichtlich der Definition des konventionellen Magnetfeldsensors verweist die hier vorgelegte Schrift wieder auf den nachfolgenden Abschnitt Glossar. Die Quantenvorrichtung umfasst wieder bevorzugt einen oder mehrere Kristalle (HDNV). Bevorzugt umfassen ein oder mehrere Kristalle (HDNV) der einen oder mehreren Kristalle (HDNV) einen oder mehrere Diamanten (HDNV). Die einen oder mehreren Diamanten können einen oder mehrere HD-NV-Diamanten umfassen
Bevorzugt umfassen ein oder mehrere Kristalle der einen oder mehreren Kristalle (HDNV) jeweils ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Gruppen paramagnetischer Zentren und/oder ein/oder mehrere Gruppen von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren.
Die einen oder mehreren Kristalle (HDNV) emittieren bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl).
Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) weist in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B zumindest n Fluoreszenzmerkmale auf. Dabei ist n eine ganze positive Zahl größer 2. Der konventionelle Magnetfeldsensor ermittelt Magnetfeldsensormesswerte für die magnetische Flussdichte B am Ort des Sensorsystems. Der Speicher (NVM, RAM) des Sensorsystems beinhaltet bevorzugt Magnetfeldsensorkorrekturparameter. Bevorzugt wurden die Magnetfeldsensorkorrekturparameter mit Hilfe der Quantenvorrichtung bei magnetischen Flussdichten B ermittelt, die den jeweiligen n kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B der n Fluoreszenzmerkmale des Kristalls entsprechen. Das Sensorsystem wandelt nun die Magnetfeldsensormesswerte zur korrigierten Magnetfeldsensormesswerten mit Hilfe der Magnetfeldsensorkorrekturparameter.
In einer anderen Ausprägung umfasst die Magnetfeldsensorvorrichtung zumindest ein Sensorelement eines konventionellen Magnetfeldsensors. Der konventionelle Magnetfeldsensor kann wieder ein Hall-Sensor oder ein GMR-Sensor oder ein AMR-Sensor oder ein CMR-Sensor oder ein anderer XMR-Sensor sein. Die hier vorgelegte Schrift verweist wieder auf die Ausführung zum konventionellen Magnetfeldsensor im Abschnitt Glossar der hier vorgelegten Schrift. Das Sensorelement ist bevorzugt ein Vorrichtungsteil des konventionellen Magnetfeldsensors, der einen Parameter des magnetischen Feldes, insbesondere die magnetische Flussdichte B, in ein elektrisches Signal wandelt. Die Magnetfeldsensorvorrichtung umfasst einen oder mehrere Kristalle (HDNV). Bevorzugt sind ein oder mehrere Kristalle (HDNV) der einen oder mehreren Kristalle (HDNV) ein oder mehrere Diamanten. Bevorzugt sind ein oder Mehrere Diamanten dieser einen oder mehreren Diamanten HD-NV-Diamanten. Bevorzugt umfassen ein oder mehrere Kristalle der einen oder mehreren Kristalle (HDNV) einen oder mehreren HD-NV-Diamantbereiche. Die Merkmale der HD-NV-Diamantbereiche weisen dabei jeweils Merkmale eines HD-NV-Diamanten auf. Bevorzugt umfassen ein oder mehrere der einen oder mehreren Kristalle ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein der mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein/oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren. Bevorzugt umfassen ein oder mehrere paramagnetische Zentren der ein oder mehreren paramagnetischen Zentren NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder TR12-Zentren. Die Magnetfeldsensorvorrichtung korrigiert erste Messwerte, die die Magnetfeldsensorvorrichtung mittels des Sensorelements ermittelt, mit Hilfe von zweiten Messwertpaaren, die die Magnetfeldsensorvorrichtung zum Ersten mit Hilfe des Sensorelements und zum Zweiten gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren gewinnt. Die Magnetfeldsensorvorrichtung gewinnt diese zweiten Messwertpaaren, bei magnetischen Flussdichten B, die der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals der Fluoreszenzintensitätskurve und/oder der Fluoreszenzverzögerungskurve der Fluoreszenzstrahlung (FL) eines oder mehrerer Kristalle des einen Kristalls oder der mehreren Kristalle (HDNV) entsprechen.
Der Fluoreszenzintensitätsmesswert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) folgt bevorzugt in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B einer Fluoreszenzintensitätskurve. Diese Fluoreszenzintensitätskurve weist, insbesondere bei korrekter Ausrichtung einer Vorzugsrichtung eines oder mehrerer paramagnetischer Zentren eines oder mehrerer Kristalle der einen oder mehreren Kristalle (HDNV) Fluoreszenzmerkmale auf.
Der Fluoreszenzverzögerungsmesswert der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation einer Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals oder eines daraus abgeleiteten Signals folgt bevorzugt in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B einer Fluoreszenzverzögerungskurve. Diese Fluoreszenzverzögerungskurve weist, insbesondere bei korrekter Ausrichtung einer Vorzugsrichtung eines oder mehrerer paramagnetischer Zentren eines oder mehrerer Kristalle der einen oder mehreren Kristalle (HDNV) typischerweise ebenfalls Fluoreszenzmerkmale auf.
Die Magnetfeldsensorvorrichtung korrigiert erste Messwerte, die die Magnetfeldsensorvorrichtung mittels des Sensorelements ermittelt, mit Hilfe von solchen zweiten Messwertpaaren, die die Magnetfeldsensorvorrichtung zum Ersten mit Hilfe der Sensorelements und zum Zweiten gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzmerkmale gewinnt. Bevorzugt gewinnt die Magnetfeldsensorvorrichtung diese zweiten Messwertpaare, wenn die magnetische Flussdichte in Betrag und Richtung einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht. Dass die magnetische Flussdichte in Betrag und Richtung einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht erkennt die Magnetfeldsensorvorrichtung daran, dass der Fluoreszenzintensitätsmesswert und/oder der Fluoreszenzverzögerungsmesswert der Fluoreszenzstrahlung (FL) eines oder mehrere Kristalle (HDNV) der einen oder mehreren Kristalle (HDNV) einem Wert für ein Fluoreszenzmerkmal entspricht.
Typischerweise folgt der Fluoreszenzverzögerungsmesswert der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des einen Kristalls (HDNV) bzw. der mehreren Kristalle (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB), die den Diamanten (HDNV) bestrahlt, oder einer Modulation eines Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B einer Fluoreszenzintensitätsverzögerungskurve. Bei richtiger Ausrichtung der paramagnetischen Zentren gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B weist die Fluoreszenzintensitätsverzögerungskurve typischerweise Fluoreszenzmerkmale auf. Die Magnetfeldsensorvorrichtung korrigiert erste Messwerte, die die Magnetfeldsensorvorrichtung mittels des Sensorelements ermittelt, mit Hilfe von solchen zweiten Messwertpaaren, die die Magnetfeldsensorvorrichtung zum Ersten mit Hilfe der Sensorelements und zum Zweiten gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzmerkmale gewinnt. Typischerweise umfasst die Magnetfeldsensorvorrichtung zumindest ein Sensorelement eines konventionellen Magnetfeldsensors. Bevorzugt ist der konventionelle Magnetfeldsensor ein Hall-Sensor oder ein GMR-Sensor oder ein AMR-Sensor oder ein CMR-Sensor oder ein anderer XMR-Sensor. Auf die Ausführungen zum konventionellen Magnetfeldsensor im Abschnitt Glossar weist die hier vorgelegte Schrift hin. Das Sensorelement ist bevorzugt der Vorrichtungsteil des konventionellen Magnetfeldsensors, der einen Parameter des magnetischen Feldes, insbesondere die magnetische Flussdichte B, in ein elektrisches Signal wandelt. Die Magnetfeldsensorvorrichtung umfasst bevorzugt zumindest einen oder mehrere Kristalle (HDNV). Ein oder mehrere Kristalle (HDNV) umfassen bevorzugt einen oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder eine oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren paramagnetischer Zentren. Bevorzugt umfassen ein oder mehrere Kristalle (HDNV) der einen oder mehreren Kristalle (HDNV) einen oder mehrere Diamanten und/oder einen oder mehrere HD-NV-Diamanten und/oder einen oder mehrere HD-NV-Diamantbereiche. Ein HD-NV-Diamantbereich weist dabei bevorzugt u.a. die Merkmale eines HD-NV-Diamanten auf. Bevorzugt umfassen ein oder mehrere der ein oder mehreren paramagnetischen Zentren NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder TR12-Zentren. Ein oder mehrere Kristalle (HDNV) der ein oder mehreren Kristalle (HDNV) sind bevorzugt so zum Sensorelement angeordnet, dass das Verhältnis des Betrags der magnetischen Flussdichte B, die den einen Kristall (HDNV) bzw. die mehreren Kristalle (HDNV) durchflutet, zum Betrag der magnetischen Flussdichte B, die den konventionellen Magnetfeldsensor durchflutet, fest oder vorbekannt oder im Wesentlichen gleich ist.
Vorteil
Ein die Auswertung der Feinstrukturen der intensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung eines HD-NV-Diamanten in Abhängigkeit von der Stärke der magnetischen Flussdichte B und deren Orientierung relativ zu den NV-Zentren eröffnet ganz neue Möglichkeiten. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.
Merkmale der Erfindung
Merkmale I (magnetisches Kippwinkelerfassungsverfahren)
Merkmal 1: Verfahren zur Erfassung eines Kippwinkels mit den Schritten

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV),
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst;
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können,
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) mit einem gegenüber dem Kristall (HDNV) um den Kippwinkel gegenüber dem Kristall (HDNV) mechanisch oder elektrisch verkippbaren magnetischen Feld mit einer magnetischen Flussdichte (B) mit einer Richtung der magnetischen Flussdichte (B);
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) ggf. in Abhängigkeit von einem Modulationssignal (S5);
▪ Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) und/oder Erfassen der der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber einer Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und einer Modulation eines Modulationssignals (S5) und/oder eines daraus abgeleiteten Signals;
▪ Bilden eines Intensitätsmesswerts für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) und/oder Bilden eines Verzögerungsmesswerts zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber einer Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und einer Modulation eines Modulationssignals (S5) und/oder eines daraus abgeleiteten Signals;
▪ gekennzeichnet dadurch
▪ dass die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) am Ort des Kristalls (HDNV) ein Magnetfeld bei einem Kippwinkel von 0° eine magnetische Flussdichte (B) erzeugt, die einer magnetischen Flussdichte entspricht, die zu einem Abfall des Intensitätsmesswerts und/oder des Verzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals führt,
▪ wobei ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des Kristalls (HDNV) ist, das durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist, und/oder
▪ wobei ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Fluoreszenzverzögerungskurve der Verzögerung der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des Kristalls (HDNV) ist, das durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist, und
▪ dass die Änderung des Kippwinkels abweichend von einem Kippwinkel von 0° zur einer Zunahme des Fluoreszenzintensitätswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der dem Fluoreszenzintensitätswert der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einem Kippwinkel von 0° führt und/oder
▪ dass die Änderung des Kippwinkels abweichend von einem Kippwinkel von 0° zur einer Verzögerungsabnahme des Fluoreszenzverzögerungswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der dem Fluoreszenzverzögerungswert der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einem Kippwinkel von 0° führt.

Merkmal 2: Verfahren nach Merkmal 1,

▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder TR12-Zentren umfassen.

Merkmal 3 Vorrichtung zur Erfassung eines Kippwinkels

▪ mit einem Kristall (HDNV),
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst;
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können,
▪ mit einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) und
▪ mit einer Pumpstrahlungsquelle (LD) und
▪ mit einem Fotodetektor (PD) und
▪ mit einer Auswerteeinheit, die insbesondere einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) umfassen kann,
▪ wobei die Pumpstrahlungsquelle (LD) den Kristall (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) ggf. in Abhängigkeit von einem Modulationssignal (S5) bestrahlt und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittiert und
▪ wobei der Fotodetektor (PD) die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) erfasst und in Abhängigkeit von der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein Empfangssignal (S0) bildet und
▪ wobei die Auswerteinheit, insbesondere ein Lock-In-Verstärker (LIA), aus dem Empfangssignal (S0) einen Fluoreszenzintensitätsmesswert für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) bildet und/oder einen Fluoreszenzverzögerungsmesswert für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals oder gegenüber einem daraus abgeleiteten Signal bildet und
▪ wobei der Fluoreszenzintensitätsmesswert und7oder der Fluoreszenzverzögerungsmesswert jeweils ein Parameterwert eines oder mehrerer Ausgangssignale der Auswerteinheit (LIA) sein können und
▪ wobei die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) ein um den Kippwinkel gegenüber dem Kristall (HDNV) mechanisch oder elektrisch verkippbares magnetisches Feld erzeugt und
▪ wobei die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) am Ort des Kristalls (HD-NV) bei einem Kippwinkel von 0° ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B) erzeugt, die einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des Fluoreszenzmerkmals entspricht, die zu einer Betragsminderung des Fluoreszenzintensitätsmesswerts infolge eines Intensitätsabfalls der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder zu einer Betragssteigerung des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts infolge einer Verzögerungszunahme innerhalb des Fluoreszenzmerkmals führt und
▪ wobei ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des Kristalls (HDNV) ist, dass durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist, und/oder
▪ wobei das Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Fluoreszenzverzögerungskurve der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des Kristalls (HDNV) ist, dass durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist, und
▪ wobei die Änderung des Kippwinkels abweichend von einem Kippwinkel von 0° zur einer Betragszunahme des Fluoreszenzintensitätsmesswerts infolge der Zunahme der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder zur einer Betragsverminderung des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts infolge der Abnahme der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bezogen auf die Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder die Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals bei einem Kippwinkel von 0° führt und
▪ wobei somit der Fluoreszenzintensitätsmesswert und/oder der Fluoreszenzverzögerungsmesswert jeweils einen Wert darstellen, die jeweils von dem Kippwinkel abhängen.

Merkmal 4: Verfahren nach Merkmal 0

Merkmale II (mechanisches Kippwinkelerfassungsverfahren)
Merkmal 5: Verfahren zur Erfassung eines Kippwinkels mit den Schritten

▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV),
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst;
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können,
▪ wobei der Kristall (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen ersten Vorrichtungskippwinkel (α) um eine erste Kippachse (AXx) mechanisch oder elektrisch drehbar ist und
▪ wobei der Kristall (HDNV) bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen zweiten Vorrichtungskippwinkel (β) um eine zweite Kippachse (AXy) mechanisch oder elektrisch drehbar ist und
▪ wobei der Kristall (HDNV) bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen dritten Vorrichtungskippwinkel (γ) um eine dritte Kippachse (AXz) mechanisch oder elektrisch drehbar ist und
▪ wobei gleichzeitige translatorische Bewegungen und/oder Bewegungsmöglichkeiten ggf. möglich sein können;
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), die ggf. mit einer Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) in Abhängigkeit von der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist;
▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) und/oder Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals,

▪ dass zwischen der Richtung der paramagnetischen Zentren und der Richtung der magnetischen Flussdichte B ein Kippwinkel besteht und
▪ dass die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) am Ort des HD-NV-Diamanten (HDNV) ein Magnetfeld bei einem Kippwinkel von 0° eine magnetische Flussdichte (B) erzeugt, die einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht, die zu einem Maximum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts innerhalb des Fluoreszenzmerkmals führt und/oder die zu einem Minimum des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts innerhalb des Fluoreszenzmerkmals führt,
▪ wobei ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des Kristalls ist, das durch den Betrag der magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist, und/oder
▪ wobei das Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des Kristalls ist, das durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist, und
▪ dass die Änderung des Kippwinkels abweichend von einem Kippwinkel von 0° zur einer Zunahme des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber dem Fluoreszenzintensitätsmesswert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einem Kippwinkel von 0° führt und/oder
▪ dass die Änderung des Kippwinkels abweichend von einem Kippwinkel von 0° zur einer Abnahme des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals gegenüber dem Fluoreszenzverzögerungsmesswert der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals bei einem Kippwinkel von 0° führt.

Merkmal 6: Verfahren nach Merkmal 0

Merkmal 7: Vorrichtung zur Erfassung eines Kippwinkels

▪ mit einem Kristall (HDNV),
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst;
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können,
▪ mit einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) und
▪ mit einer Pumpstrahlungsquelle (LD) und
▪ mit einem Fotodetektor (PD) und
▪ mit einer Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) und
▪ mit einer Auswerteeinheit, die insbesondere einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) umfassen kann,
▪ wobei der Diamant ein paramagnetisches Zentrum aufweist und
▪ wobei die Pumpstrahlungsquelle (LD) den Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) ggf. in Abhängigkeit von der Modulation eines Modulationssignals (S5) bestrahlt und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Fluoreszenzstrahlung (FL) emittiert und
▪ wobei der Fotodetektor (PD) die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des paramagnetischen Zentrums des Diamanten (HDNV) erfasst und in Abhängigkeit von der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein Empfangssignal (S0) bildet und
▪ wobei die Auswerteinheit, insbesondere ein Verstärker (AMP) und/oder ein Lock-In-Verstärker (LIA), aus dem Empfangssignal (S0) einen Fluoreszenzintensitätsmesswert für die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) Kristalls (HDNV) bildet und/oder
▪ wobei die Auswerteinheit, insbesondere ein Verstärker (AMP) und/oder ein Lock-In-Verstärker (LIA), aus dem Empfangssignal (S0) einen Fluoreszenzverzögerungsmesswert für die Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignal (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals bildet und
▪ wobei der Fluoreszenzintensitätsmesswert und/oder der Fluoreszenzverzögerungsmesswert jeweils einen Parameterwert eines jeweiligen Ausgangssignals der Auswerteinheit (LIA) sein können und
▪ wobei die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) den Kristall (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen ersten Vorrichtungskippwinkel (α) um eine erste Kippachse (AXx) mechanisch oder elektrisch verdrehen kann und
▪ wobei die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, den Kristall (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen zweiten Vorrichtungskippwinkel (β) um eine zweite Kippachse (AXy) mechanisch oder elektrisch verdrehen kann und
▪ wobei die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, den Kristall (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte (B) des magnetischen Felds der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) um einen dritten Vorrichtungskippwinkel (γ) um eine dritte Kippachse (AXz) mechanisch oder elektrisch verdrehen kann und
▪ wobei die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) optional ggf. den Kristall (HDNV) gleichzeitig translatorisch in eine oder mehr Richtungen bewegen kann und
▪ wobei zwischen der Richtung eines oder mehrerer paramagnetischer Zentren des Kristalls (HDNV) und der Richtung der magnetischen Flussdichte B ein Kippwinkel besteht und
▪ wobei die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) am Ort des Kristalls (HD-NV) bei einem Kippwinkel von 0° ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B) erzeugt, die einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht, die zu einer Betragsminderung des Fluoreszenzintensitätsmesswerts infolge eines Intensitätsabfalls der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb des Fluoreszenzmerkmals führt und die zu einer Betragserhöhung des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts infolge eines Verzögerungsanstiegs der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals innerhalb des Fluoreszenzmerkmals führt und
▪ wobei ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des HD-NV-Diamanten (HDNV) ist, dass durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist, und/oder
▪ wobei das Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Fluoreszenzverzögerungskurve der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort des Kristalls (HDNV) ist, dass durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist, und
▪ wobei die Änderung des Kippwinkels abweichend von einem Kippwinkel von 0° zur einer Betragszunahme des Fluoreszenzintensitätsmesswerts infolge der Zunahme der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einem Kippwinkel von 0° führt und/oder
▪ wobei die Änderung des Kippwinkels abweichend von einem Kippwinkel von 0° zur einer Betragsabnahme des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts infolge der Abnahme der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bezogen auf die Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals bei einem Kippwinkel von 0° führt und
▪ wobei somit der Fluoreszenzintensitätsmesswert und/oder der Fluoreszenzverzögerungsmesswert von dem Kippwinkel abhängen.

Merkmal 8: Verfahren nach Merkmal 7;

Merkmale III (Kalibrationsverfahren allgemein)
Merkmal 9: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz)

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV),
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst;
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können,
▪ Bereitstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz),
- ◯ wobei die Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) mittels Magnetfeldquellenparametern gesteuert werden kann und
- ◯ wobei die magnetische Erregung H der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) von diesen Magnetfeldquellenparametern abhängt;
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), wobei die Pumpstrahlung (LB) in Abhängigkeit von einem Modulationssignal (S5) in ihrer Intensität moduliert sein kann;
▪ Erfassen der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) als Fluoreszenzintensitätsmesswert und/oder
▪ Erfassen der zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals als Fluoreszenzverzögerungsmesswert und/oder
▪;
- ◯ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts gegen die magnetische Flussdichte B bei kennzeichnenden magnetischen Flussdichten (B) lokale Extrema des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts als Fluoreszenzmerkmale zeigt,

▪ Änderung der Magnetfeldquellenparameter zur Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den HD-NV-Diamanten (HDNV) durchströmt und die von der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) stammt,
▪ Erfassung einer Mehrzahl von Fluoreszenzintensitätsmesswerten und/oder einer Mehrzahl von Fluoreszenzverzögerungsmesswerten bei einer Mehrzahl korrespondierender, verschiedener Magnetfeldquellenparameter;
▪ Identifikation der Fluoreszenzmerkmale in der Mehrzahl von Fluoreszenzintensitätsmesswerten und/oder in der Mehrzahl von Fluoreszenzverzögerungsmesswerten und Identifikation der Magnetfeldquellenparameter als Magnetfeldquellenparameter, die zu den Fluoreszenzintensitätswerten bzw. Fluoreszenzverzögerungsmesswerten der Fluoreszenzmerkmale korrespondieren;
▪ Bestimmung von Korrekturfaktoren einer mathematischen Funktion zur mathematischen Abbildung eines gewünschten Werts einer magnetischen Flussdichte B auf einen Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle,
- ◯ wobei die mathematische Funktion zur mathematischen Abbildung ein Korrekturpolynom sein kann;
▪ Ablegen der Korrekturfaktoren in einem Speicher (NVM).

Merkmal 10: Verfahren nach Merkmal 9

Merkmal 11: Verfahren zur Einstellung einer kalibrierten, magnetischen Flussdichte (B)

▪ Bereitstellen einer der Magnetfeldquelle (B),
▪ Bestimmung der Korrekturfaktoren mittels eines Verfahrens nach Merkmals 9 oder 10
▪ Vorgeben des Werts einer magnetischen Flussdichte (B);
▪ Ermitteln der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle entsprechend diesem vorgegebenen Wert der magnetischen Flussdichte (B)
▪ unter Benutzung der mathematischen Funktion zur mathematischen Abbildung eines gewünschten Werts einer magnetischen Flussdichte (B) auf einen Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle und
▪ unter Benutzung der bestimmten Korrekturfaktoren;
▪ Einstellen der so ermittelten Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz).

Merkmale IV (Verfahrenssteuerung)
Merkmal 12: Verfahren nach Merkmal 11

▪ wobei das Verfahren eine Steuervorrichtung (STV), die ein oder mehrere Rechnersysteme und/oder Rechnerkerne (CPU) und/oder logische Schaltungen und/oder Speicher (NVM, RAM) und/oder Schnittstellen (DBIF, MDBIF) und Datenbusse (EXTDB, MDB, INTDB) umfassen kann, verwendet und
▪ wobei die Steuervorrichtung (STV) das Verfahren nach Merkmal 0 und/oder Merkmal 0 steuert und/oder durchführt und

Merkmal 13: Verfahren nach Merkmal 11 und/oder Merkmal 12 und/oder Merkmal 0 und/oder Merkmal 0,

▪ wobei das Verfahren eine Steuervorrichtung (STV), die ein oder mehrere Rechnersysteme und/oder Rechnerkerne (CPU) und/oder logische Schaltungen und/oder Speicher (NVM, RAM) und/oder Schnittstellen (DBIF, MDBIF) und Datenbusse (EXTDB, MDB, INTDB) umfassen kann, verwendet und
▪ wobei eine Steuervorrichtung (STV) ein Verfahren Merkmal 5 und/oder Merkmal 6 steuert und/oder durchführt.

Merkmal 14: Verfahren nach Merkmal 1 und/oder Merkmal 2 und/oder Merkmal 5 und/oder Merkmal 6 und/oder Merkmal 11 und/oder Merkmal 12 und/oder Merkmal 13,

▪ wobei das Verfahren eine Steuervorrichtung (STV), die ein oder mehrere Rechnersysteme und/oder Rechnerkerne (CPU) und/oder logische Schaltungen und/oder Speicher (NVM, RAM) und/oder Schnittstellen (DBIF, MDBIF) und Datenbusse (EXTDB, MDB, INTDB) umfassen kann, verwendet und
▪ wobei eine Steuervorrichtung (STV) ein Verfahren Merkmal 1 und/oder 2 steuert und/oder durchführt.

Merkmale V (Kalibrationsverfahren 34 mT)
Merkmal 15: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B)

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst;
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), deren Intensität ggf. mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist;
▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) und/oder Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals,
▪ gekennzeichnet durch den Schritt
▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass dann der Wert der magnetische Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) desjenigen Fluoreszenzmerkmals entspricht, die auf der Kopplung äquivalenter, also insbesondere gleichausgerichteter, gekoppelter Paare paramagnetischer Zentren entspricht.

Merkmal 16: Verfahren nach Merkmal 15,

Merkmal 17: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B), insbesondere nach Merkmal 15 oder 16,

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst;
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB);
▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV),
▪ gekennzeichnet durch den Schritt
▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 34mT-Minimums (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von 34mT im Wesentlichen entspricht,
- ◯ wobei das 34mT Minimum (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich dadurch auszeichnet,
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 0,84mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes erstes lokales Extremum (E_34,1b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_34,1a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums befinden und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,01mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes zweites lokales Extremum (E_34,2b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_34,2a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,70mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes drittes lokales Extremum (E_34,3b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Minimum (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres drittes lokales Extremum (E_34,3a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.

Merkmal 18: Verfahren nach Merkmal 0 mit den Schritten

▪ Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um den Wert der magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte des 34mT Extremums (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) einzustellen;
▪ Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
▪ Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL);

Merkmal 19: Verfahren nach Merkmal 18 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich bei dem eingestellten Minimum tatsächlich um das 34mT Minimum (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) handelt;

Merkmal 20: Verfahren nach Merkmal 19 mit dem Schritt

▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach Merkmal 18 und 19, wenn das eingestellte Minimum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) nicht das 34mT Minimum (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ist.

Merkmal 21: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B)

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst;
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), wobei die Pumpstrahlung (LB) mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist;
▪ Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal,
▪ gekennzeichnet durch den Schritt
▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 34mT-Maximums (E_34,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal von 34,0mT im Wesentlichen entspricht,
▪ wobei das 34mT Maximum (E_34,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich dadurch auszeichnet,
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 0,84mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Maximum (E_34,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung sich ein oberes erstes lokales Extremum (E_34,1b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Maximum (E_34,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_34,1a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung befinden und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,01mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Maximum (E_34,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung sich ein oberes zweites lokales Extremum (E_34,2b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung in Form eines Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Maximum (E_34,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_34,2a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung in Form eines Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung befindet und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,70mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Maximum (E_34,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung sich ein oberes drittes lokales Extremum (E_34,3b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 34mT Maximum (E_34,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung sich ein unteres drittes lokales Extremum (E_34,3a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung befindet.

Merkmal 22: Verfahren nach Merkmal 15 mit den Schritten

▪ Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um den Wert der magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 34mT Extremums (E_34,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung einzustellen;
▪ Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
▪ Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung;

Merkmal 23: Verfahren nach Merkmal 22 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das 34mT Maximum (E_34,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung handelt;

Merkmal 24: Verfahren nach Merkmal 23 mit dem Schritt

▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach Merkmal 0 und Merkmal 0, wenn das eingestellte Maximum des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung nicht das 34mT Maximum (E_34,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung ist.

Merkmale VI (Kalibrationsverfahren 9,5 mT)
Merkmal 25: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B)

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst;
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), deren Intensität ggf. mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist;
▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) und/oder Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals,
▪ gekennzeichnet durch den Schritt
▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass dann der Wert der magnetische Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) desjenigen Fluoreszenzmerkmals entspricht, die auf den Kopplungsmechanismus zurückzuführen ist, der zu jenem Kopplungsmechanismus analog ist, der bei NV-Zentren in HD-NV-Diamanten im 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von NV-Zentren in HD-NV-Diamanten bei Bestrahlung mit für NV-Zentren in HD-NV-Diamanten geeigneter Pumpstrahlung wirksam ist.

Merkmal 26: Verfahren nach Merkmal 25,

Merkmal 27 Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B), insbesondere nach Merkmal 25 oder 26, mit den Schritten

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst;
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB); ▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV),
▪ gekennzeichnet durch den Schritt
▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den HD-NV-Diamanten (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 9,5mT-Minimums (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von 9,9mT im Wesentlichen entspricht,
▪ wobei das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich dadurch auszeichnet,
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 1,23mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes erstes lokales Extremum (E_9.5,1b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_9.5,1a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befinden und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,12mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes zweites lokales Extremum (E_9.5,2b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_9.5,2a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,98mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes drittes lokales Extremum (E_9.5,3b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres drittes lokales Extremum (E_9.5,3a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.

Merkmal 28: Verfahren nach Merkmal 27 mit den Schritten

▪ Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um den Wert der magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte des 9,5mT Extremums (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) einzustellen;
▪ Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
▪ Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL).

Merkmal 29: Verfahren nach Merkmal 28 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das 9.5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) handelt;

Merkmal 30: Verfahren nach Merkmal 29 mit dem Schritt

▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach Merkmal 12 und 13, wenn das eingestellte Minimum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) nicht das 9.5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ist.

Merkmal 31: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B), insbesondere nach den Merkmalen 25 oder 26 mit den Schritten

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst;
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), wobei die Pumpstrahlung (LB) mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist;
▪ Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal,

▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal von 9,5mT im Wesentlichen entspricht,
▪ wobei das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich dadurch auszeichnet,
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 1,23mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes erstes lokales Extremum (E_9.5,1b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_9.5,1a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befinden und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,12mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes zweites lokales Extremum (E_9.5,2b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_9.5,2a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,98mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes drittes lokales Extremum (E_9,53b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres drittes lokales Extremum (E_9,5,3a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.

Merkmal 32: Verfahren nach Merkmal 31 mit den Schritten

▪ Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um die magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert des 9,5mT Extremums (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) einzustellen;
▪ Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
▪ Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL).

Merkmal 33: Verfahren nach Merkmal 32 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das 9.5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) handelt;

Merkmal 34: Verfahren nach Merkmal 33 mit dem Schritt

▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach Merkmal 32 und 33, wenn das eingestellte Maximum des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) nicht das 9.5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ist.

Merkmale VII (Kalibrationsverfahren 102,4 mT)
Merkmal 35: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B)

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), deren Intensität ggf. mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist;
▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) und/oder Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals,
▪ gekennzeichnet durch den Schritt
▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass dann der Wert der magnetische Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) desjenigen Fluoreszenzmerkmals entspricht, die die einem Ground State Level Anti Crossing (GSLAC) eines Paars ausgerichteter gekoppelter paramagnetischer Zentren entspricht.

Merkmal 36: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) nach Merkmal 35

▪ wobei Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) desjenigen Fluoreszenzmerkmals entspricht, die die einem Ground State Level Anti Crossing (GSLAC) des Paars ausgerichteter gekoppelter paramagnetischer Zentren entspricht, bei dem nur eines der beiden paramagnetischen Zentren des Paars ausgerichteter gekoppelter paramagnetischer Zentren im |0>-Zustand hyperpolarisiert ist.

Merkmal 37: Verfahren nach Merkmal 36

Merkmal 38: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 35 bis 37, mit den Schritten

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB);
▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV),
▪ gekennzeichnet dadurch
▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 102,4mT Minimum (E_102.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von 102,4mT im Wesentlichen entspricht,
▪ wobei das 120.4mT Minimum (E_120.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich dadurch auszeichnet,
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 1,30mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_120.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes erstes lokales Extremum (E_120.4,1b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4mT Minimum (E_120.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_120.4,1a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befinden und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,70mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_120.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes zweites lokales Extremum (E_120.4,2b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_120.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_120.4,2a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 4,7mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_120.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes drittes lokales Extremum (E_120.4,3b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4mT Minimum (E_120.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres drittes lokales Extremum (E_120.4,3a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.

Merkmal 39 Verfahren nach Merkmal 35 mit den Schritten

▪ Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um die magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte des 102,4 mT Extremums (E_120.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) einzustellen;
▪ Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
▪ Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL).

Merkmal 40 Verfahren nach Merkmal 39 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das 102.4mT Minimum (E_102.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) handelt;

Merkmal 41: Verfahren nach Merkmal 40 mit dem Schritt

▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach Merkmal 39 und 40, wenn das eingestellte Minimum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) nicht das 102,4mT Minimum (E_102.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ist.

Merkmal 42: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 35 bis 37, mit den Schritten

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), und/oder einen HD-NV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), wobei die Pumpstrahlung (LB) mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist;
▪ Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal,

▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 102,4 mT Minimum (E_102.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal von 9,5mT im Wesentlichen entspricht,
▪ wobei das 102,4 mT Maximum (E_102.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich dadurch auszeichnet,
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 1,30mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Maximum (E_120.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes erstes lokales Extremum (E_120.4,1b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4mT Maximum (E_120.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_120.4,1a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befinden und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,70mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Maximum (E_120.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes zweites lokales Extremum (E_120.4,2b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Maximum (E_120.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_120.4,2a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet und
- ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 4,7mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Maximum (E_120.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes drittes lokales Extremum (E_120.4,3b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4mT Maximum (E_120.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres drittes lokales Extremum (E_120.4,3a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.

Merkmal 43: Verfahren nach Merkmal 42 mit den Schritten

▪ Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um die magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert des 102,4mT Extremums (E_102.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) einzustellen;
▪ Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
▪ Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Maximums des Messwerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL).

Merkmal 44; Verfahren nach Merkmal 42 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das 102,4mT Maximum (E_102.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) handelt.

Merkmal 45: Verfahren nach Merkmal 44 mit dem Schritt

▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach Merkmal 42 und 44, wenn das eingestellte Maximum des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) nicht das 102,4mT Maximum (E_102.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ist.

Merkmale VIII (Kalibrationsverfahren 59,5 mT)
Merkmal 46: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B)

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz); ▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), deren Intensität ggf. mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist;
▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) und/oder Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals,
▪ gekennzeichnet durch den Schritt
▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass dann der Wert der magnetische Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) desjenigen Fluoreszenzmerkmals entspricht, dass dann der Wert der magnetische Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) desjenigen Fluoreszenzmerkmals entspricht, die auf der Kopplung nicht äquivalenter, also insbesondere nicht gleichausgerichteter, gekoppelter Paare paramagnetischer Zentren entspricht.

Merkmal 47: Verfahren nach Merkmal 46,

Merkmal 48: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B), insbesondere nach Merkmal 46 oder 47, mit den Schritten

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), und/oder einen HD-NV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB);
▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV),
▪ gekennzeichnet dadurch
▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 59,5mT Minimum (E₅₉.₅,₀) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von 59,5mT im Wesentlichen entspricht.

Merkmal 49: Verfahren nach Merkmal 46 mit den Schritten

▪ Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um die magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte des 59.5mT Extremums (E_59.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) einzustellen;
▪ Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
▪ Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL).

Merkmal 50: Verfahren nach Merkmal 49 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das 59.5mT Minimum (E_59.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) handelt;

Merkmal 51: Verfahren nach Merkmal 50 mit dem Schritt

▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach Merkmal 49 und 50, wenn das eingestellte Minimum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) nicht das 59.5mT Minimum (E_59.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ist.

Merkmal 52: Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B), insbesondere nach Merkmal 46 oder 47, mit den Schritten

▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV);
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), oder eines HD-NV-Diamantbereichs, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen;
▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz);
▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), wobei die Pumpstrahlung (LB) mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist;
▪ Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal,

▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 59.5mT Maximum (E_59.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal von 59,5mT im Wesentlichen entspricht.

Merkmal 53: Verfahren nach Merkmal 52 mit den Schritten

▪ Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz), in dem diese Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) sich befinden müssen, um die magnetischen Flussdichte (B) auf den Wert des 59.5mT Extremums (E_59.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) einzustellen;
▪ Einstellen der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) entsprechend dieser Magnetfeldquellenparameter;
▪ Variieren der Magnetfeldquellenparameter der Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Maximums des Messwerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL).

Merkmal 54: Verfahren nach Merkmal 53 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das 59.5mT Maximum (E_59.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals handelt.

Merkmal 55: Verfahren nach Merkmal 54 mit dem Schritt

▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach Merkmal 53 und 54, wenn das eingestellte Maximum des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals nicht das 59,5mT Maximum (E_59.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation eines Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals ist.

Merkmale IX (Kippwinkel)
Merkmal 56: Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 9 bis 55 mit den Schritten

▪ Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT), in dem diese Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) sich befinden müssen, um die Ausrichtung eines oder mehrerer paramagnetischer Zentren in Übereinstimmung mit der Richtung einer magnetischen Flussdichte (B) einzustellen;
▪ Einstellen der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) entsprechend dieser Ausrichtungsparameter;
▪ Variieren der Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) unter Erfassen eines Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder eines Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Extremums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts bzw. des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) entsprechend dem Fluoreszenzmerkmal.

Merkmal 57: Verfahren nach Merkmal 56 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das Extremum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) des gewünschten Fluoreszenzmerkmals handelt.

Merkmal 58: Verfahren nach Merkmal 57 mit dem Schritt

▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach dem einen Merkmal oder den mehreren Merkmalen der Merkmale 9 bis 55 und nach Merkmal 56 und 57, wenn das eingestellte Extremum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) nicht das gewünschte Extremum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) für das betreffende Fluoreszenzmerkmal ist.

Merkmal 59: Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 15 bis 24 mit den Schritten

▪ Voraussagen eines wahrscheinlichen Bereichs für die Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT), in dem diese Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) sich befinden müssen, um die Ausrichtung eines oder mehrerer NV-Zentren in Übereinstimmung mit der Richtung einer magnetischen Flussdichte (B) einzustellen;
▪ Einstellen der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) entsprechend dieser Ausrichtungsparameter;
▪ Variieren der Ausrichtungsparameter der Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) unter Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) und Einstellen des lokalen Extremums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL).

Merkmal 60: Verfahren nach Merkmal 59 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das 34mT Extremum (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) handelt.

Merkmal 61: Verfahren nach Merkmal 60,

▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV) oder einen HD-NV-Diamantbereich, der die Merkmale eines DH-NV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen,
▪ mit dem Schritt
▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach dem einen Merkmal oder den mehreren Merkmalen der Merkmale 15 bis 24 und nach Merkmal 61 und 60, wenn das eingestellte Extremum nicht das 34mT Extremum (E_34,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 34mT Fluoreszenzmerkmals (E_34,0) ist.

Merkmal 62: Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 25 bis 34 mit den Schritten

Merkmal 63: Verfahren nach Merkmal 62 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das 9,5mT Extremum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) handelt;

Merkmal 64: Verfahren nach Merkmal 63,

▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV) und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen,
▪ mit dem Schritt
▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach dem einen Merkmal oder den mehreren Merkmalen der Merkmale 25 bis 34 und nach einem oder mehreren der Merkmale 62 und 63, wenn das eingestellte Extremum nicht das 9,5mT Extremum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 9,5mT Fluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) ist.

Merkmal 65: Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 35 bis 45 mit den Schritten

Merkmal 66: Verfahren nach Merkmal 65 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das 102.4mT Extremum (E_102.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) handelt;

Merkmal 67: Verfahren nach Merkmal 66,

▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV) und7oder einen HD-NV-Diamantbereichs, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen,
▪ mit dem Schritt
▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach dem einen Merkmal oder den mehreren Merkmalen der Merkmale 35 bis 45 und nach Merkmal 65 und 66, wenn das eingestellte Extremum nicht das 102,4mT Extremum (E_102.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 102.4mT Fluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) ist.

Merkmal 68: Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 46 bis 55 mit den Schritten

Merkmal 69: Verfahren nach Merkmal 68 mit dem Schritt

▪ Überprüfen, ob es sich um das 59,5mT Extremum (E_59.5,0) handelt des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) handelt.

Merkmal 70: Verfahren nach Merkmal 69,

▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV) und/oder einen HD-NV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen,
▪ mit dem Schritt
▪ Wiederholen der Schritte des Verfahrens nach dem einen Merkmal oder den mehreren Merkmalen der Merkmale 0 bis 0 und nach Merkmal 68 und 69, wenn das eingestellte Extremum nicht das 59,5mT Extremum (E_59.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 59,5mT Fluoreszenzmerkmals (E_59.5,0) ist.

Merkmal X (Verwendung eines 59,5 mT HD-NV-Diamanten)
Merkmal 71: Verwendung eines 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere als Sensorelement eines quantentechnologischen Sensorsystems,

▪ wobei der Kristall des 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen und
▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall des Fluoreszenzintensitätswerts (englisch: Dip) von mehr 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5 mT (E_59.5,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist.

Merkmal 72: Verwendung eines 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere als Sensorelement eines quantentechnologischen Sensorsystems,

▪ wobei der Kristall des 59,5mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ wobei die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Verzögerungsanstieg des Fluoreszenzverzögerungswerts (englisch: increase) von mehr 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5 mT (E_59.5,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist.

Merkmale XI (Verwendung eines 34,0 mT HD-NV-Diamanten)
Merkmale 73: Verwendung eines 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere als Sensorelement eines quantentechnologischen Sensorsystems,

▪ wobei der Kristall des 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall des Fluoreszenzintensitätswerts (englisch: Dip) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0 mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen äquivalenten, also gleichausgerichteten NV-Zentren hinweist.

Merkmale 74: Verwendung eines 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere als Sensorelement eines quantentechnologischen Sensorsystems,

▪ wobei der Kristall des 34,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ wobei die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Verzögerungsanstieg des Fluoreszenzverzögerungswerts (englisch: increase) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0 mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen äquivalenten, also gleichausgerichteten NV-Zentren hinweist.

Merkmale XII (Verwendung eines HD-iP-Diamanten)
Merkmal 75: Verwendung eines HD-iP-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere als Sensorelement eines quantentechnologischen Sensorsystems,

▪ wobei der HD-iP-Diamant (HDNV) eine hohe Dichte an gleichartigen und äquivalenten paramagnetischen Zentren, also gleichausgerichteten paramagnetischen Zentren gleicher Art, aufweist und
▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-iP-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall des Fluoreszenzintensitätswerts (englisch: Dip) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B), der auf eine Wechselwirkung zwischen Paaren gleicher und äquivalenter paramagnetischer Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen äquivalenten, also gleichausgerichteten paramagnetischen Zentren hinweist.

Merkmal 76: Verwendung eines HD-iP-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere als Sensorelement eines quantentechnologischen Sensorsystems,

▪ wobei der HD-iP-Diamant (HDNV) eine hohe Dichte an gleichartigen und äquivalenten paramagnetischen Zentren, also gleichausgerichteten paramagnetischen Zentren gleicher Art, aufweist und
▪ wobei die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-iP-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Verzögerungsanstieg des Fluoreszenzverzögerungswerts (englisch: increase) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B), der auf eine Wechselwirkung zwischen Paaren gleicher und äquivalenter paramagnetischer Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen äquivalenten, also gleichausgerichteten paramagnetischen Zentren hinweist.

Merkmal 77: Verwendung eines 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 75 oder 76,

▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen.

Merkmale XIII (Verwendung eines 0,0 mT HD-NV-Diamanten)
Merkmal 78: Verwendung eines 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere als Sensorelement eines quantentechnologischen Sensorsystems,

▪ wobei der Kristall des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt.

Merkmal 79: Verwendung eines 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere als Sensorelement eines quantentechnologischen Sensorsystems,

▪ wobei der Kristall des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ wobei die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Verzögerungsanstieg (englisch: increase) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt.

Merkmal 80: Verwendung eines 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 78 oder 79,

▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren und/ und/oder ein ST1-Zentren und/oder ein TR12-Zentren und/oder ein SIV-Zentren und/oder ein GeV-Zentren umfassen, wobei NV-Zentren ganz besonders bevorzugt sind.

Merkmal 81: 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV),

▪ wobei der 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren aufweist und
▪ wobei diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren dadurch gekennzeichnet ist,
▪ dass die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) in diesem Bereich mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt.

Merkmal 82: 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV),

▪ wobei der 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren aufweist und
▪ wobei diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren dadurch gekennzeichnet ist,
▪ dass die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) in diesem Bereich mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Verzögerungsanstieg (englisch: increase) des Fluoreszenzverzögerungswerts von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt.

Merkmal 83: 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) Merkmal 81 oder 82,

Merkmal 84: Quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere ein quantentechnologisches Sensorsystem,

▪ wobei die quantentechnologische Vorrichtung einen 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV), insbesondere als Sensorelement, umfasst und
▪ wobei der 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren aufweist und
▪ wobei diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren dadurch gekennzeichnet ist,
▪ dass die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt.

Merkmal 85: Quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere ein quantentechnologisches Sensorsystem,

▪ wobei die quantentechnologische Vorrichtung einen 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV), insbesondere als Sensorelement, umfasst und
▪ wobei der 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren aufweist und
▪ wobei diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren dadurch gekennzeichnet ist,
▪ dass die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (λ_pmp) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B für die Bestrahlung des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Verzögerungsanstieg (englisch: Increase) des Fluoreszenzverzögerungswerts von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt.

Merkmal 86: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 84 und/oder 85,

Merkmal 87: Quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 84 bis 86,

▪ wobei die quantentechnologische Vorrichtung ein Quantensensor zur Bestimmung eines Werts einer physikalischen Größe ist, die den Fluoreszenzintensitätswert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) und/oder Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals beeinflusst.

Merkmal 88: Verwendung eines 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) für eine quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere als Sensorelement eines quantentechnologischen Sensorsystems,

▪ wobei der 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren aufweist und
▪ wobei Pumpstrahlung (LB) zumindest einen Bereich des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer mit der modulierten Pumpstrahlung (LB) bestrahlt und
▪ wobei die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungswerts der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation einer Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation eines Modulationssignals (S5) oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B einen typischen Verzögerungsanstieg (englisch: Increase) dieser zeitlichen Verzögerung von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt.

Merkmal 89: Verwendung eines 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) nach Merkmal 88,

Merkmal 90: 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV),

▪ wobei der 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren aufweist und
▪ wobei diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren dadurch gekennzeichnet ist,
▪ dass der Fluoreszenzverzögerungswert der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation eines Modulationssignal (S5) oder der Modulation einer Pumpstrahlung (LB) bei Bestrahlung mit einer mit der modulierten Pumpstrahlung (LB) einen typischen Verzögerungsanstieg (englisch: Increase) dieses Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt.

Merkmal 91 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV) nach Merkmal 90,

Merkmal 92: Quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere quantentechnologischen Sensorsystem,

▪ wobei die quantentechnologische Vorrichtung einen 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV), insbesondere als Sensorelement, umfasst und
▪ wobei der 0,0mT-HD-NV-Diamant (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren aufweist und
▪ wobei diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren dadurch gekennzeichnet ist,
▪ dass der Fluoreszenzverzögerungswert der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation eines Modulationssignal (S5) oder der Modulation einer Pumpstrahlung (LB) bei Bestrahlung des Bereiches mit einer mit der modulierten Pumpstrahlung (LB) einen typischen Verzögerungsanstieg (englisch: increase) dieses Fluoreszenzverzögerungswert der zeitlichen Verzögerung von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder von mehr als 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) von etwa 0,0 mT (E_0.0,0) zeigt.

Merkmal 93 Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 92

Merkmal 94: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 92 oder 93,

▪ wobei die quantentechnologische Vorrichtung ein Quantensensor zur Bestimmung eines Werts einer physikalischen Größe ist, die die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des 0,0mT-HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation eines Modulationssignals (S5) oder der Modulation einer Pumpstrahlung (LB) beeinflusst.

Merkmale XIV (Diamant mit 59,5mT NV-NV-Kopplung und 59mT HD-NV-Diamant)
Merkmal 95: Diamant (HDNV)

▪ mit einem oder mehreren NV-Zentren-Paaren jeweils zweier gekoppelter NV-Zentren,
▪ wobei der Diamant (HDNV) für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt ist,

▪ dass die Fluoreszenzintensitätskurve der Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paares in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.1,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren des NV-Zentren-Paares hinweist.

Merkmal 96: Diamant (HDNV)

▪ dass die Fluoreszenzverzögerungskurve der Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paares gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines davon abgeleiteten Signals bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Verzögerungsanstiegs (englisch: increase) des Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.1,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren des NV-Zentren-Paares hinweist.

Merkmal 97: HD-NV-Diamant (HDNV)

▪ mit einer Vielzahl untereinander gekoppelter NV-Zentren in einer Vielzahl von NV-Zentren-Paaren,
▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet,
▪ dass die Fluoreszenzintensitätskurve der Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum HD-NV-Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.1,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist.

Merkmal 98 HD-NV-Diamant (HDNV) nach Merkmal 95 oder 97

▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) eine Drei-Spin-Kopplung zwischen NV-NV-P1 oder NV-P1-P1 aufweist,
▪ wobei NV-NV-P1 eine Kopplung zwischen einem ersten NV-Zentrum und einem zweiten NV-Zentrum, das vom ersten NV-Zentrum verschieden ist, und einem ersten P1-Zentrum meint und
▪ wobei NV-P1-P1 eine Kopplung zwischen einem ersten NV-Zentrum und einem ersten P1-Zentrum und einem zweiten P1-Zentrum, das vom ersten P1-Zentrum verschieden ist, meint.

Merkmal 99: HD-NV-Diamant (HDNV) nach Merkmal 95 bis 98,

▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) eine Kopplung von magnetisch äquivalenten NV-Zentren und/oder die Kopplung von magnetisch nicht äquivalenten, d.h. inäquivalenten, NV-Zentren aufweist.

Merkmal 100: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 95 bis 99,

▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren in Diamant in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte (B) Merkmale in der Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (B) in Form von Extrema in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte (B) insbesondere nahe einer kennzeichnenden magnetischen Flussdicht von ca. 102mT (E_102.4,0), aufweist, im Folgenden auch als Fluoreszenzstrahlungsmerkmale bezeichnet, die als Merkmale (E_GSLAC13C, E_120.4,1a, E_120.4,1b, E_120.4,2a, E_120.4,2b, E_120.4,3a, E_120.4,3b, E_120.4,4a, E_120.4,4b, E_120.4,5a, E_120.4,5b, E_120.4,6a, E_120.4,6b) einer Kopplung zwischen Paaren aus einem oder mehreren NV-Zentren und einem Isotop mit einem nuklearen Spin, insbesondere dem nuklearen Spin eines ¹³C-Isotops, aufgefasst werden können.

Merkmal 101 HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 95 bis 100,

▪ wobei der HD-NV-Diamant einen Abfall des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei 0mT bis 10mT und/oder ca. 34mT (E_34,0) und/oder 51mT (E_51,0) und/oder 59,5mT (E_59.5,0) und/oder 9,5mT (E_9.5,0) und/oder 102,4mT (E_102.4,0) aufweist.

Merkmal 102: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 95 bis 101,

▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) eine Kopplung von zumindest zwei magnetisch äquivalenten NV-Zentren aufweist und
▪ wobei zwei NV-Zentren dann magnetisch äquivalent sind, wenn sie die gleiche Ausrichtung innerhalb des Diamantkristalls aufweisen.

Merkmal 103: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 95 bis 102,

▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) eine Kopplung von zumindest zwei magnetisch inäquivalenten NV-Zentren aufweist und
▪ wobei zwei NV-Zentren dann magnetisch inäquivalent sind, wenn sie eine unterschiedliche Ausrichtung innerhalb des Diamantkristalls aufweisen.

Merkmal 104: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 95 bis 103

▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) eine Vielzahl von Kopplungen von magnetisch äquivalenten NV-Zentren und/oder eine Vielzahl von Kopplungen von magnetisch inäquivalenten NV-Zentren aufweist.

Merkmal 105: Quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere quantentechnologischen Sensorsystem,

▪ mit einem HD-NV-Diamanten (HDNV)
▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren aufweist und
▪ wobei diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren dadurch gekennzeichnet ist,
▪ dass die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) (E_59.5,0) des Fluoreszenzintensitätswerts von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist und/oder
▪ dass der HD-NV-Diamant (HDNV) ein Diamant nach einem oder mehreren der Merkmale 95 bis 104 ist.

Merkmal 106: Quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere quantentechnologischen Sensorsystem,

▪ mit einem HD-NV-Diamanten (HDNV,)
▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) zumindest in einem Bereich eine hohe Dichte paramagnetischer Zentren aufweist und
▪ wobei diese hohe Dichte paramagnetischer Zentren dadurch gekennzeichnet ist,
▪ dass die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung oder der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Verzögerungswertanstieg (englisch: increase) (E_59.5,0) des Fluoreszenzverzögerungswerts von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist und/oder
▪ dass der HD-NV-Diamant (HDNV) ein Diamant nach einem oder mehreren der Merkmal 95 bis 104 ist.

Merkmal 107: Quantentechnologisches Verfahren

▪ unter Verwendung eines HD-NV-Diamanten (HDNV)
▪ dadurch gekennzeichnet,
▪ dass die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist und/oder
▪ dass der HD-NV-Diamant (HDNV) ein Diamant nach einem oder mehreren der Merkmale 95 bis 104 ist und/oder dass der HD-NV-Diamant (HDNV) einen Diamantbereich umfasst, der Diamant oder ein Diamant nach einem oder mehreren der Merkmale 95 bis 104 ist.

Merkmal 108; Quantentechnologisches Verfahren

▪ unter Verwendung eines HD-NV-Diamanten (HDNV)
▪ dadurch gekennzeichnet,
▪ dass die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Verzögerungsanstieg (englisch: increase) des Fluoreszenzverzögerungswerts von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist und/oder
▪ dass der HD-NV-Diamant (HDNV) ein Diamant nach einem oder mehreren der Merkmale 95 bis 104 ist und/oder dass der HD-NV-Diamant (HDNV) einen Diamantbereich umfasst, der Diamant oder ein Diamant nach einem oder mehreren der Merkmale 95 bis 104 ist.

Merkmale XV (59mT NV-NV Kopplung)
Merkmal 109: Quantentechnologische Vorrichtung, insbesondere ein quantentechnologisches Sensormesssystem,

▪ die Diamant (HDNV) umfasst,
▪ wobei die Vorrichtung ein NV-Zentren-Paar zweier gekoppelter NV-Zentren in Diamant aufweist und
▪ wobei die quantentechnologische Vorrichtung das NV-Zentren-Paar für die Erfüllung des bestimmungsgemäßem Zweckes nutzt.

Merkmal 110: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 109,

▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars des NV-Zentren-Paares des Diamanten (HDNVD) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.1,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren des NV-Zentren-Paares hinweist.

Merkmal 111: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 109 oder 110,

▪ wobei die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars des Diamanten (HDNVD) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Verzögerungsanstieg (englisch: Dip) des Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.1,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren des NV-Zentren-Paares hinweist.

Merkmal 112: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 109 oder 110 oder 111,

▪ wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von NV-Zentren-Paaren aufweist.

Merkmal 113: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 112

▪ wobei ein Diamant eine Vielzahl von NV-Zentren-Paaren aufweist.

Merkmal 114: Quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmal 109 bis 113,

▪ mit einer Pumpstrahlungsquelle (LD) und
▪ mit einem Filter (F1) und
▪ mit einem Fotodetektor (PD) und
▪ mit einer Auswerteeinheit, die insbesondere einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) umfassen kann,
▪ wobei die Pumpstrahlungsquelle (LD) das NV-Zentren-Paar im Diamanten mit Pumpstrahlung (LB) bestrahlt und
▪ wobei das NV-Zentren-Paar Fluoreszenzstrahlung (FL) abstrahlt und
▪ wobei der Filter (F1) die Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars von der Pumpstrahlung (LB) trennt, sodass im Wesentlichen nur Fluoreszenzstrahlung (FL) insbesondere des NV-Zentren-Paares den Fotodetektor (PD) erreicht und
▪ wobei der Fotodetektor (PD) die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars und/oder die Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals in einen Wert eines Empfängerausgangssignals (S0) wandelt und
▪ wobei der Auswerteeinheit den Wert eines Empfängerausgangssignals (S0) in einen Messwert für eine physikalische Größe wandelt und
▪ wobei die physikalische Größe die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars und/oder die Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals beeinflusst und
▪ wobei die Auswerteeinheit den Messwert für die physikalische Größe bereithält und/oder ausgibt.

Merkmal 115: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 114,

▪ wobei das NV-Zentren-Paar einem magnetischen Bias-Feld mit einer magnetischen Flussdichte B mit einem Wert zwischen 57mT und 66mT ausgesetzt ist, wobei ein Bias-Feld von 59,5mT bevorzugt ist.

Merkmal 116: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 114,

▪ wobei die physikalische Größe die magnetische Flussdichte B ist. Merkmal 117: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 114,
▪ wobei die physikalische Größe die magnetische Erregung H ist. Merkmal 118: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 114,
▪ wobei die physikalische Größe die Beschleunigung a ist.

Merkmal 119: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 114

▪ wobei die physikalische Größe die Geschwindigkeit v ist.

Merkmal 120: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 114,

▪ wobei die physikalische Größe die elektrische Flussdichte D oder die zeitliche Ableitung der elektrischen Flussdichte D ist.

Merkmal 121: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 114,

▪ wobei die physikalische Größe die Temperatur ϑ ist.

Merkmal 122: Quantentechnologische Vorrichtung nach einem der Merkmale 114 bis 121,

▪ wobei die quantentechnologische Vorrichtung ein Empfänger für eine elektromagnetische Welle ist.

Merkmale 123: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 122,

▪ wobei die quantentechnologische Vorrichtung den zeitlichen Verlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars und/oder den zeitlichen Zerlauf der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals in einen zeitlichen Verlauf einer Empfangssignals wandelt.

Merkmale XVI
(Diamant mit 34mT NV-NV-Kopplung äquivalenter NV-Zentrums-Paare und HD-NV-Diamant)
Merkmal 124: Diamant (HDNV)

▪ mit einem NV-Zentren-Paar zweier gekoppelter und äquivalenter NV-Zentren,
▪ wobei der Diamant (HDNV) für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt ist,

▪ dass die Intensitätswertkurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paares bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten (HDNV) externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder Anstieg des Fluoreszenzverzögerungswerts von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung äquivalenter Pare von NV-Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den äquivalenten NV-Zentren hinweist.

Merkmal 125: HD-NV-Diamant (HDNV)

▪ mit einer Vielzahl von NV-NV-Zentren-Paaren aus äquivalenten NV-Zentren,
▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt ist,
▪ dadurch gekennzeichnet,
▪ dass die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum HD-NV-Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung äquivalenter Pare von NV-Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den äquivalenten NV-Zentren hinweist.

Merkmal 126: HD-NV-Diamant (HDNV) nach Merkmal 124 oder 125

Merkmal 127: HD-NV-Diamant (HDNV) nach Merkmal 124 bis 126

▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) auch eine Kopplung von magnetisch nicht äquivalenten, d.h. inäquivalenten, NV-Zentren untereinander aufweist.

Merkmal 128: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 124 bis 127,

▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNVD) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 51,0 mT (E_51.0,0) zeigt, der auf eine NV-P1-Wechselwirkung und hinweist.

Merkmal 129: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 124 bis 128,

▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNVD) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5 mT (E_59.5,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren des NV-Zentren-Paares hinweist.

Merkmal 130: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 124 bis 129

▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte (B) Merkmale im Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (B) Extrema in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte (B) insbesondere nahe einer magnetischen Flussdicht von ca. 102mT (E_102.4,0), aufweist, im Folgenden auch als Fluoreszenzstrahlungsmerkmale bezeichnet, die als Merkmale (E_GSLAC13C, E_120.4,1a, E_120.4,1b, E_120.4,2a, E_120.4,2b, E_120.4,3a, E_120.4,3b, E_120.4,4a, E_120.4,4b, E_120.4,5a, E_120.4,5b, E_120.4,6a, E_120.4,6b) einer Kopplung zwischen Paaren aus einem oder mehreren NV-Zentren und einem Isotop mit einem nuklearen Spin, insbesondere dem nuklearen Spin eines ¹³C-Isotops, aufgefasst werden können.

Merkmal 131: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 124 bis 130,

▪ wobei der HD-NV-Diamant einen Abfall des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung bei ca. 34mT (E_34,0) einerseits und andererseits bei 0mT bis 10mT und/oder 51mT (E_51,0) und/oder 59,5mT (E_59.5,0) und/oder 9,5mT (E_9.50) und/oder 102,4mT (E_102.4,0) aufweist.

Merkmal 132: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 124 bis 131

▪ wobei der HD-NV-Diamant einen Abfall des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung bei 0mT bis 10mT und/oder ca. 34mT (E_34,0) und/oder 51mT (E_51,0) und/oder 59,5mT (E_59.5,0) und/oder 9,5mT (E_9.5,0) und/oder 102,4mT (E_102.4,0) aufweist.

Merkmale 133: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 124 bis 132,

▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) eine Kopplung von zumindest zwei magnetisch äquivalenten NV-Zentren aufweist und
▪ wobei zwei NV-Zentren dann magnetisch äquivalent sind, wenn sie die gleiche Ausrichtung innerhalb der Diamantkristalls aufweisen.

Merkmal 134: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 124 bis 133,

▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) eine Kopplung von zumindest zwei magnetisch inäquivalenten NV-Zentren aufweist und
▪ wobei zwei NV-Zentren dann magnetisch inäquivalent sind, wenn sie eine unterschiedliche Ausrichtung innerhalb der Diamantkristalls aufweisen.

Merkmal 135: HD-NV-Diamant (HDNV) nach einem oder mehreren der Merkmale 124 bis 134,

Merkmal 136: Quantentechnologische Vorrichtung

▪ mit einem HD-NV-Diamanten (HDNV)
▪ dadurch gekennzeichnet,
▪ dass der Fluoreszenzintensitätswert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) (E_59.5,0) des Fluoreszenzintensitätswerts von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung von NV-Zentren Paaren äquivalenter NV-Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist, und/oder
▪ dass der HD-NV-Diamant (HDNV) ein Diamant nach einem oder mehreren der Ansprüche 0 bis 0 ist und/oder dass der HD-NV-Diamant (HDNV) einen Diamantbereich umfasst, der ein Diamant nach einem oder mehreren der Ansprüche 0 bis 0 ist.

Merkmal 137: Quantentechnologisches Verfahren

▪ unter Verwendung eines HD-NV-Diamanten (HDNV)
▪ dadurch gekennzeichnet,
▪ dass die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den HD-NV-Diamanten (HDNV) einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0 mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung von NV-Zentren Paaren äquivalenter NV-Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist, und/oder
▪ dass der HD-NV-Diamant (HDNV) ein Diamant nach einem oder mehreren der Merkmale 124 bis 135 ist und/oder dass der HD-NV-Diamant (HDNV) einen Diamantbereich umfasst, der ein Diamant nach einem oder mehreren der Merkmale 124 bis 135 ist.

Merkmale XVII (äquivalente 34 mT-NV-NV Kopplung)
Merkmal 138: Quantentechnologische Vorrichtung

▪ die Diamant (HDNV), insbesondere einen HD-NV-Diamanten nach einem oder mehreren der Ansprüche 0 bis 0, umfasst,
▪ wobei die Vorrichtung ein NV-Zentren-Paar zweier gekoppelter äquivalenter NV-Zentren in Diamant aufweist.

Merkmal 139: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 138

▪ wobei die quantentechnologische Vorrichtung das NV-Zentren-Paar äquivalenter NV-Zentren für die Erfüllung des bestimmungsgemäßen Zweckes nutzt.

Merkmal 140: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 139 oder 138,

▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars der äquivalenten NV-Zentren des Diamanten (HDNVD) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung von NV-Zentren Paaren äquivalenter NV-Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren hinweist.

Merkmal 141: Quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 138 bis 140,

▪ wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von NV-Zentren-Paaren aufweist.

Merkmal 142: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 141,

▪ wobei ein Diamant eine Vielzahl von NV-Zentren-Paaren aufweist.

Merkmal 143 Quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 138 bis 142,

▪ mit einer Pumpstrahlungsquelle (LD) und
▪ mit einem Filter (F1) und
▪ mit einem Fotodetektor (PD) und
▪ mit einer Auswerteeinheit, die insbesondere einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) umfassen kann,
▪ wobei die Pumpstrahlungsquelle (LD) das NV-Zentren-Paar im Diamanten mit Pumpstrahlung (LB) bestrahlt und
▪ wobei das NV-Zentren-Paar Fluoreszenzstrahlung (FL) abstrahlt und
▪ wobei der Filter (F1) die Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars von der Pumpstrahlung (LB) trennt, sodass im Wesentlichen nur Fluoreszenzstrahlung (FL) insbesondere des NV-Zentren-Paares den Fotodetektor (PD) erreicht und
▪ wobei der Fotodetektor (PD) die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars in einen Wert eines Empfängerausgangssignals (S0) wandelt und
▪ wobei der Auswerteeinheit den Wert eines Empfängerausgangssignals (S0) in einen Messwert für eine physikalische Größe wandelt und
▪ wobei die physikalische Größe die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars beeinflusst und
▪ wobei die Auswerteeinheit den Messwert für die physikalische Größe bereithält und/oder ausgibt.

Merkmal 144: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 143,

▪ wobei das NV-Zentren-Paar einem magnetischen Bias-Feld mit einer magnetischen Flussdichte B mit einem Wert zwischen 30 mT und 37 mT ausgesetzt ist, wobei ein Bias-Feld von 34,0 mT bevorzugt ist.

Merkmal 145: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 143,

▪ wobei die physikalische Größe die magnetische Flussdichte B ist.

Merkmal 146: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 143,

▪ wobei die physikalische Größe die Beschleunigung a ist.

Merkmal 147: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 143,

▪ wobei die physikalische Größe die Geschwindigkeit v ist.

Merkmal 148: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 143,

▪ wobei die physikalische Größe der Ort x relativ zu einem Bezugspunkt in Form eines Abstands oder eines Vektors ist.

Merkmal 149: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 143,

Merkmal 150: Quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 143,

▪ wobei die physikalische Größe die Temperatur ϑ ist.

Merkmal 151: Quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren der 138 bis 150,

Merkmal 152: Quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren der 138 bis 151,

▪ wobei die quantentechnologische Vorrichtung den zeitlichen Verlauf der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars in einen zeitlichen Verlauf eines Empfangssignals (S0) wandelt.

Merkmal 153: Quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 138 bis 152,

▪ mit einer Pumpstrahlungsquelle (LD) und
▪ mit einem Filter (F1) und
▪ mit einem Fotodetektor (PD) und
▪ mit einer Auswerteeinheit, die insbesondere einen Verstärker und/oder einen Lock-In-Verstärker (LIA) umfassen kann,
▪ wobei die Pumpstrahlungsquelle (LD) das NV-Zentren-Paar im Diamanten mit einem Modulationssignal modulierten Pumpstrahlung (LB) bestrahlt und
▪ wobei das NV-Zentren-Paar eine modulierte Fluoreszenzstrahlung (FL) abstrahlt und
▪ wobei der Filter (F1) die Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars von der Pumpstrahlung (LB) trennt, sodass im Wesentlichen nur Fluoreszenzstrahlung (FL) insbesondere des NV-Zentren-Paares den Fotodetektor (PD) erreicht und
▪ wobei der Fotodetektor (PD) den zeitlichen Intensitätsverlauf der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars in einen zeitlichen Werteverlauf eines Empfängerausgangssignals (S0) wandelt und
▪ wobei die Auswerteeinheit die zeitliche Verzögerung des zeitlichen Werteverlaufs des Empfängerausgangssignals (S0) gegenüber dem Modulationssignal (S5) in einen Messwert und/oder einen Messwertverlauf für eine physikalische Größe wandelt und
▪ wobei die physikalische Größe die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars und die Verzögerung des zeitlichen Intensitätsverlaufs der Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paars gegenüber dem Modulationssignal beeinflusst und
▪ wobei das NV-Zentren-Paar einem magnetischen Bias-Feld mit einer magnetischen Flussdichte B mit einem Wert zwischen 30 mT und 37 mT ausgesetzt ist, wobei ein Bias-Feld von 34,0 mT bevorzugt ist, und
▪ wobei die Auswerteeinheit den Messwert bzw. Messwertverlauf für die physikalische Größe zumindest teilweise bereithält und/oder ausgibt.

Merkmal 154: Quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 138 bis 153,

▪ mit einer Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT),
▪ wobei die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) den Diamanten gegenüber einem Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte (B) ausrichtet.

Merkmal 155: Quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 138 bis 154,

▪ mit einer Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT),
▪ wobei die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) ein Einkreisgoniometer oder ein Zweikreisgoniometer oder ein Dreikreisgoniometer umfasst.

Merkmale XVIII (Vorrichtung mit Energiereserve)
Merkmal 156: Verfahren zum Betreiben eines Quantenmesssystems und/oder einer quantentechnologischen Vorrichtung,

▪ wobei das Quantenmesssystem bzw. die quantentechnologische Vorrichtung Vorrichtungsteile umfassen, die Verbraucher elektrischer Energie sind
▪ mit den Schritten
▪ Durchführung einer quantentechnologischen Messung unter Zuhilfenahme zumindest eines Quantenpunkts und/oder ein oder mehrerer paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrerer Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrerer Gruppen paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrerer Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren ein oder mehrerer Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrerer Cluster von Paaren paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrerer NV-Zentren in Diamant und/oder einer Vielzahl von Quantenpunkten und/oder einer Vielzahl paramagnetischer Zentren und/oder einer Vielzahl von NV-Zentren innerhalb eines ersten Zeitraums und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können;
▪ Stoppen oder Unterlassen der Durchführung der quantentechnologischen Messung innerhalb eines zweiten Zeitraums,
▪ wobei der erste Zeitraum vom zweiten Zeitraum verschieden ist und
▪ wobei der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum sich zeitlich nicht überlappen,
▪ gekennzeichnet dadurch durch den Schritt
▪ Versorgen von zumindest eines Teils der Vorrichtungsteile, die Verbraucher elektrischer Energie sind, mit elektrischer Energie in den ersten Zeiträumen, in denen die Messung erfolgt, aus einer Energiereserve (BENG).

Merkmal 157: Verfahren nach Merkmal 156, mit dem Schritt:

▪ Laden der Energiereserve (BENG) in den zweiten Zeiträumen insbesondere mittels einer Ladevorrichtung (LDV), insbesondere in Form eines Spannungsreglers oder eines Stromreglers.

Merkmal 158: Verfahren nach Merkmal 156 oder 157,

▪ wobei die Energiereserve (BENG) eine Batterie, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, und/oder einen Akkumulator und/oder einen Kondensator und/oder eine Spule umfasst

Merkmal 159: Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 156 bis 158,

▪ wobei die Energiereserve (BENG) wiederaufladbar ist und
▪ wobei das Laden der Energiereserve (BENG) mit Energie mittels einer Ladevorrichtung (LDV) erfolgt,
▪ umfassend den Schritt
▪ elektrisches Trennen des Ladegeräts (LDV) in den ersten Zeitenräumen, beispielsweise mittels einer Trennvorrichtung (TS), von zumindest einen Teil der anderen Vorrichtungsteilen des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung.

Merkmal 160: Verfahren nach Merkmal 159,

▪ wobei die Trennung mittels einer Trennvorrichtung (TS), insbesondere in Form eines Schalter oder eines Transistor oder einer Diode oder eines anderen Halbleiterschalters oder eines Relais oder eines MEMS-Relais oder dergleichen, erfolgt.

Merkmal 161: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung

▪ wobei das Quantenmesssystem und/oder die quantentechnologische Vorrichtung innerhalb eines ersten Zeitraums eine quantentechnologische Messung unter Zuhilfenahme zumindest eines Quantenpunkts und/oder eines paramagnetischen Zentrums und/oder eines NV-Zentrums in Diamant und/oder einer Vielzahl von Quantenpunkten und/oder einer Vielzahl paramagnetische Zentren und/oder einer Vielzahl von NV-Zentren durchführt und
▪ wobei das Quantenmesssystem und/oder die quantentechnologische Vorrichtung innerhalb eines zweiten Zeitraums keine quantentechnologische Messung durchführt oder diese stoppt und
▪ wobei der erste Zeitraum vom zweiten Zeitraum verschieden ist und
▪ wobei der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum sich zeitlich nicht überlappen und
▪ wobei das Quantenmesssystem und/oder die quantentechnologische Vorrichtung Vorrichtungsteile umfassen, die Verbraucher elektrischer Energie sind,

▪ dass das Quantenmesssystem und/oder die quantentechnologische Vorrichtung eine Energiereserve (BENG) umfasst und
▪ dass diese Energiereserve (BENG) in den ersten Zeiträumen, in denen die quantentechnologische Messung erfolgt, zumindest einen Teil der Verbraucher elektrischer Energie mit elektrischer Energie versorgt.

Merkmal 162: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 161,

▪ wobei das Quantenmesssystem und/oder die quantentechnologische Vorrichtung eine Ladevorrichtung (LDV) umfasst und
▪ wobei die Ladevorrichtung, insbesondere in Form eines Spannungsreglers oder eines Stromreglers, in den zweiten Zeiträumen die Energiereserve (BENG) lädt.

Merkmal 163: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 160 und/oder 161,

▪ wobei die Energiereserve (BENG) eine Batterie, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, und/oder einen Akkumulator und/oder einen Kondensator und/oder eine Spule und/oder eine mechanische Energiespeichervorrichtung umfasst.

Merkmal 164: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren Merkmale 160 bis 163,

▪ wobei das Quantenmesssystems und/oder die quantentechnologische Vorrichtung eine Trennvorrichtung (TS) aufweist und
▪ wobei die Trennvorrichtung (TS) die Ladevorrichtung (LDV) in den ersten Zeitenräumen
- ◯ von zumindest einem Teil der übrigen Vorrichtungsteile des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung und/oder
- ◯ von zumindest einem Teil der Vorrichtungsteilen des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung, insbesondere solchen, die gegenüber Schwankungen der elektrischen Versorgungsspannung und/oder Schwankungen des elektrischen Versorgungsstromes empfindlich sind,
elektrisch trennt.

Merkmal 165: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 164,

▪ wobei die Trennvorrichtung (TS) einen Schalter oder einen Transistor oder eine Diode oder einen anderen Halbleiterschalter oder ein Relais oder ein MEMS-Relais oder dergleichen umfasst.

Merkmale XIX (Vorrichtung mit Goniometer)
Merkmal 166: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung

▪ mit einem Diamanten (HDNV), insbesondere mit einem HD-NV-Diamanten, und
▪ mit zumindest einer Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) oder einer zur Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) funktionsäquivalenten Vorrichtung (MGx, MGy, MGz) und
▪ mit einem Einkreisgoniometer oder mit einem Zweikreisgoniometer oder mit einem Dreikreisgoniometer, im Folgenden als Goniometer bezeichnet,
▪ wobei ein Einkreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um eine Achse in eine Winkelposition bezogen auf einen Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei ein Zweikreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um zwei Achsen in eine Winkelposition bezogen auf zwei Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei ein Dreikreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um drei Achsen in eine Winkelposition bezogen auf drei Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei der Diamant (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Gruppen paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der ein oder mehreren paramagnetischen Zentren ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SIV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren umfassen und/oder wobei der Diamant (HDNV) ein HD-NV-Diamant ist oder wobei der Diamant (HDNV) einen HD-NV-Diamantbereich umfasst, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei der Diamant (HDNV) bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittiert und
▪ wobei die Intensität der Pumpstrahlung (LB) mit einer Modulation in Abhängigkeit von einem Modulationssignal (S5) moduliert sein kann und
▪ wobei die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) beim Durchstimmen der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B entsprechend diesem Fluoreszenzmerkmal zeigt und/oder wobei die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und/oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals beim Durchstimmen der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums dieser Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B entsprechend einem Fluoreszenzmerkmal zeigt, wenn der Diamant (HDNV) gegenüber der magnetischen Flussdichte B so ausgerichtet ist, dass die Ausrichtung der paramagnetischen Zentren mit der Richtung der magnetischen Flussdichte B übereinstimmt, und
▪ wobei der Diamant (HDNV) mittels des Goniometers im Betrieb des Quantenmesssystems und/oder im Betrieb der quantentechnologischen Vorrichtung zumindest zeitweise so ausgerichtet ist, dass dieses Extremum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder dieses Extremum der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) für den Betrieb des Quantenmesssystems und/oder den Betrieb der quantentechnologischen Vorrichtung wirksam ist.

Merkmal 167: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung

▪ mit einem HD-NV-Diamanten (HDNV) und
▪ mit einer Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) oder einer zur Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) funktionsäquivalenten Vorrichtung (MGx, MGy, MGz) und
▪ mit einem Einkreisgoniometer oder mit einem Zweikreisgoniometer oder mit einem Dreikreisgoniometer, im Folgenden als Goniometer bezeichnet,
▪ wobei ein Einkreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um eine Achse in eine Winkelposition bezogen auf einen Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei ein Zweikreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um zwei Achsen in eine Winkelposition bezogen auf zwei Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei ein Dreikreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um drei Achsen in eine Winkelposition bezogen auf drei Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) NV-Zentren, insbesondere Paare von NV-Zentren, umfasst und
▪ wobei der HD-NV-Diamant (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Gruppen paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der ein oder mehreren paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen und
▪ wobei die NV-Zentren und/oder der HD-NV-Diamant (HDNV) bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittiert und
▪ wobei die Intensität der Pumpstrahlung (LB) mit einer Modulation in Abhängigkeit von einem Modulationssignal (S5) moduliert sein kann und
▪ wobei die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren und/oder des HD-NV-Diamanten (HDNV) beim Durchstimmen der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B entsprechend diesem Fluoreszenzmerkmal zeigt und/oder wobei die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren bzw. des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber dem Modulationssignal (S5) oder der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) beim Durchstimmen der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums dieser Verzögerung der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B entsprechend einem Fluoreszenzmerkmal zeigt, wenn der Diamant (HDNV) gegenüber der magnetischen Flussdichte B so ausgerichtet ist, dass die Ausrichtung der paramagnetischen Zentren mit der Richtung der magnetischen Flussdichte B übereinstimmt, und
▪ wobei der HD-NV-Diamant mittels des Goniometers im Betrieb des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung zumindest zeitweise so ausgerichtet ist, dass dieses Extremum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder dieses Extremum der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) für den Betrieb des Quantenmesssystems und/oder den Betrieb der quantentechnologischen Vorrichtung wirksam ist.

Merkmal 168: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung

▪ mit einem Diamanten (HDNV), insbesondere mit einem HD-NV-Diamanten, und
▪ mit zumindest einer Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) oder einer zur Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) funktionsäquivalenten Vorrichtung und
▪ mit einem Einkreisgoniometer oder mit einem Zweikreisgoniometer oder mit einem Dreikreisgoniometer, im Folgenden als Goniometer bezeichnet,
▪ wobei ein Bereich innerhalb des Diamanten (HDNV) ein HD-NV-Diamantbereich ist, der der Diamant (HDNV) sein kann, und
▪ wobei ein Einkreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um eine Achse in eine Winkelposition bezogen auf einen Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei ein Zweikreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um zwei Achsen in eine Winkelposition bezogen auf zwei Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei ein Dreikreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um drei Achsen in eine Winkelposition bezogen auf drei Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei der HD-NV-Diamantbereich innerhalb des Diamanten (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Gruppen paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der ein oder mehreren paramagnetischen Zentren NV-Zentren (NV1, NV2) umfassen und
▪ wobei der HD-NV-Diamantbereich bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittiert und
▪ wobei die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren und/oder des HD-NV-Diamantbereiches beim Durchstimmen der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B entsprechend diesem Fluoreszenzmerkmal zeigt und/oder wobei die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren bzw. des HD-NV-Diamantbereiches gegenüber dem Modulationssignal (S5) oder der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) beim Durchstimmen der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums dieser Verzögerung der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B entsprechend einem Fluoreszenzmerkmal zeigt, wenn der Diamant (HDNV) gegenüber der magnetischen Flussdichte B so ausgerichtet ist, dass die Ausrichtung der paramagnetischen Zentren mit der Richtung der magnetischen Flussdichte B übereinstimmt, und
▪ wobei der HD-NV-Diamantbereich mittels des Goniometers im Betrieb des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung zumindest zeitweise so ausgerichtet ist, dass dieses Extremum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder dieses Extremum der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) für den Betrieb des Quantenmesssystems und/oder den Betrieb der quantentechnologischen Vorrichtung wirksam ist.

Merkmal 169: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung

▪ mit einem Einkristall (HDNV) und
▪ mit einer Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) oder einer zur Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG) funktionsäquivalenten Vorrichtung (MGx, MGy, MGz) und
▪ mit einem Einkreisgoniometer oder mit einem Zweikreisgoniometer oder mit einem Dreikreisgoniometer, im Folgenden als Goniometer bezeichnet,
▪ wobei ein Einkreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um eine Achse in eine Winkelposition bezogen auf einen Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei ein Zweikreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um zwei Achsen in eine Winkelposition bezogen auf zwei Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei ein Dreikreisgoniometer im Sinne dieses Anspruchs ein Instrument ist, das es ermöglicht, einen Gegenstand um drei Achsen in eine Winkelposition bezogen auf drei Winkel relativ zu einem Bezugskörper zu drehen und
▪ wobei der Einkristall zumindest Paar aus zumindest einem ersten paramagnetischen Zentrum (NV1) und einem zweiten paramagnetischen Zentrum (NV2) umfasst und
▪ wobei das mindestens eine Paar aus paramagnetischen Zentren und/oder der Einkristall bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) Fluoreszenzstrahlung (FL) emittieren und
▪ wobei die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des mindestens einen Paares aus paramagnetischen Zentren und/oder des Einkristalls beim Durchstimmen der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds am Orte des Paares paramagnetischer Zentren bzw. des Einkristalls ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer magnetischen Flussdichte B entsprechend diesem Fluoreszenzmerkmal zeigt und/oder wobei die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Paares paramagnetischer Zentren bzw. des Einkristalls gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) beim Durchstimmen der magnetischen Flussdichte (B) eines Magnetfelds am Orte des Paares paramagnetischer Zentren bzw. des Einkristalls ein Fluoreszenzmerkmal in Form eines Extremums dieser zeitlichen Verzögerung der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einer magnetischen Flussdichte B entsprechend einem Fluoreszenzmerkmal zeigt und
▪ wobei dieses Fluoreszenzstrahlungsmerkmal auf eine Dipol-Dipol-Kopplung der beiden paramagnetischen Zentren infolge eines ausreichend kleinen Abstands der beiden paramagnetischen Zentren des Paars paramagnetischer Zentren zurückzuführen ist und
▪ wobei der Einkristall mittels des Goniometers im Betrieb des Quantenmesssystems und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung zumindest zeitweise so ausgerichtet ist, dass dieses Extremum der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) für den Betrieb des Quantenmesssystems und/oder den Betrieb der quantentechnologischen Vorrichtung wirksam ist.

Merkmal 170: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 169,

▪ wobei der Einkristall (HDNV) gegenüber der magnetischen Flussdichte B so ausgerichtet ist, dass die Ausrichtung der paramagnetischen Zentren mit der Richtung der magnetischen Flussdichte B übereinstimmt.

Merkmal 171: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung nach Merkmal 169 oder 170, im Folgenden als Vorrichtung bezeichnet,

▪ wobei der Einkristall ein Diamant ist
▪ wobei paramagnetische Zentren der ein oder mehreren paramagnetischen Zentren ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SIV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren umfassen und/oder wobei der Diamant (HDNV) ein HD-NV-Diamant ist oder wobei der Diamant (HDNV) einen HD-NV-Diamantbereich umfasst, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist.

Merkmal 172: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 166 bis 171, im Folgenden als Vorrichtung bezeichnet,

▪ wobei die Vorrichtung eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung (MG, MGz, MGy, MGx) umfasst, die am Ort der paramagnetischen Zentren (NV1, NV2) bzw. am Ort der des Paars paramagnetischer Zentren bzw. am Ort der NV-Zentren bzw. am Ort des NV-Zentren-Paares bzw. am Ort der SiV-Zentren bzw. am Ort des SiV-Zentren-Paares bzw. am Ort der GeV-Zentren bzw. am Ort des GeV-Zentren-Paares bzw. am Ort der ST1-Zentren bzw. am Ort des ST1-Zentren-Paares bzw. am Ort der TR12-Zentren bzw. am Ort des TR12-Zentren-Paares bzw. am Ort des Einkristalls bzw. am Ort des Diamanten bzw. am Ort des HD-NV-Diamanten eine magnetische Offset-Flussdichte B₀ erzeugt, und
▪ wobei die magnetische Offset-Flussdichte B₀ sich mit einer externen magnetischen Flussdichte B_ext zu einer magnetischen Gesamtflussdicht B_g am Ort der paramagnetischen Zentren (NV1, NV2) bzw. am Ort der paramagnetischen Zentren (NV1, NV2) bzw. am Ort der des Paars paramagnetischer Zentren bzw. am Ort der NV-Zentren bzw. am Ort des NV-Zentren-Paares bzw. am Ort der SiV-Zentren bzw. am Ort des SiV-Zentren-Paares bzw. am Ort der GeV-Zentren bzw. am Ort des GeV-Zentren-Paares bzw. am Ort der ST1-Zentren bzw. am Ort des ST1-Zentren-Paares bzw. am Ort der TR12-Zentren bzw. am Ort des TR12-Zentren-Paares bzw. am Ort des Einkristalls bzw. am Ort des Diamanten bzw. am Ort des HD-NV-Diamanten summierend überlagert und
▪ wobei die paramagnetischen Zentren (NV1, NV2) bzw. das Paar paramagnetischer Zentren bzw. die NV-Zentren bzw. das NV-Zentren-Paar bzw. die SiV-Zentren bzw. das SiV-Zentren-Paar bzw. die GeV-Zentren bzw. das GeV-Zentren-Paar bzw. die ST1-Zentren bzw. das ST1-Zentren-Paar bzw. die TR12-Zentren bzw. das TR12-Zentren-Paar bzw. der Einkristall bzw. der Diamant bzw. der HD-NV-Diamant bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) Fluoreszenzstrahlung (FL) einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) abgeben und
▪ wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, um diese Fluoreszenzstrahlung (FL) zu erfassen und in einen Fluoreszenzintensitätsmesswert und/oder einen Fluoreszenzverzögerungsmesswert zu wandeln, die von einem Parameter der Fluoreszenzstrahlung (FL) abhängen, und
▪ wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, um den Fluoreszenzintensitätsmesswert bzw. den Fluoreszenzverzögerungsmesswert bereitzuhalten und/oder zumindest zeitweise auszugeben.

Merkmal 173: Vorrichtung nach Merkmal 172, im Folgenden als Vorrichtung bezeichnet,

▪ wobei die Vorrichtung einem externen Magnetfeld mit einer externen magnetischen Flussdichte B_ext ausgesetzt ist und
▪ wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) von der externen magnetischen Flussdichte B_ext abhängt und
▪ wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, um diese Fluoreszenzstrahlung (FL) zu erfassen und in einen Fluoreszenzintensitätsmesswert und/oder einen Fluoreszenzverzögerungsmesswert für einen Parameter der externen magnetischen Flussdichte B_ext, insbesondere den Betrag der externen magnetischen Flussdichte B_ext, zu wandeln und
▪ wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, um den Fluoreszenzintensitätsmesswert und/oder den Fluoreszenzverzögerungsmesswert bereitzuhalten und/oder zumindest zeitweise auszugeben.

Merkmal 174: Vorrichtung nach Merkmal 172 oder 173, im Folgenden als Vorrichtung bezeichnet,

▪ wobei die Vorrichtung einem externen physikalischen Parameter ausgesetzt ist und
▪ wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) von dem externen physikalischen Parameter abhängt und
▪ wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, um diese Fluoreszenzstrahlung (FL) zu erfassen und in einen Fluoreszenzintensitätsmesswert und/oder einen Fluoreszenzverzögerungsmesswert für einen diesen externen physikalischen Parameter zu wandeln, und
▪ wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, um den Fluoreszenzintensitätsmesswert und/oder den Fluoreszenzverzögerungsmesswert bereitzuhalten und/oder zumindest zeitweise auszugeben.

Merkmal 175: Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 166 bis 174, im Folgenden als Vorrichtung bezeichnet,

▪ wobei die Vorrichtung über Mittel verfügt, den Spin der Elektronenkonfiguration eines oder mehrerer paramagnetischer Zentren bzw. eines oder mehrerer NV-Zentren bzw. eines oder mehrerer ST1-Zentren bzw. eines oder mehrerer TR12-Zentren bzw. eines oder mehrerer SiV-Zentren bzw. eines oder mehrerer GeV-Zentren bzw. eines oder mehrerer NV-Zentren-Paares bzw. eines oder mehrerer ST1-Zentren-Paares bzw. eines oder mehrerer TR12-Zentren-Paares bzw. eines oder mehrerer SiV-Zentren-Paares bzw. eines oder mehrerer GeV-Zentren-Paares bzw. eines oder mehrerer paramagnetische Zentren bzw. eines oder mehrerer Paare paramagnetische Zentren zu modifizieren.

Merkmale XX (Herstellverfahren mit Ausrichtvorrichtung und mit Cpk> 1,66)
Merkmal 176: Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen aus einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen,

▪ wobei die Anzahl n der quantentechnologischen Vorrichtungen größer als 10 und/oder größer als 20 und/oder größer als 50 und/oder größer als 100 und/oder größer als 200 und/oder größer als 500 und/oder größer als 1000 und/oder größer als 2000 und/oder größer als 5000 ist und
▪ wobei die Anzahl n eine ganze positive Zahl ist und
▪ wobei die Anzahl m eine ganze positive Zahl größer oder gleich n ist und
▪ wobei die n quantentechnologischen Vorrichtungen gleich ausgeführt sind, aber nicht identisch sein müssen, und
▪ wobei jede der quantentechnologischen Vorrichtungen jeweils ein Gehäuse (GH) aufweist und
▪ wobei jede der quantentechnologischen Vorrichtungen einen jeweiligen Kristall (HDNV) aufweist und
▪ wobei jedes Gehäuse (GH) einer jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung eine jeweilige Montagefläche (VF, AF) aufweist und
▪ wobei die jeweilige Montagefläche (VF, AF) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung
- ◯ durch eine jeweilige Verbindungsfläche (VF) zwischen dem jeweiligen Kristall (Substrat) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung und dem jeweiligen Gehäuse (GH) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung oder
- ◯ durch eine Anschlussfläche (AF) der jeweiligen Befestigungspunkte und/oder Befestigungsflächen des jeweiligen Gehäuses (GH) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung, die insbesondere auch jeweilige elektrische Anschlüsse (AN) des jeweiligen Gehäuses (GH) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung sein können, definiert ist und
▪ wobei die jeweilige Montagefläche (VF, AF) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung eine jeweilige Flächennormale (FNDI, FNAN) aufweist, die jeweils definitionsgemäß senkrecht zur jeweiligen Montagefläche (VF, AF) Montagefläche ist, und
▪ wobei der jeweilige Kristall (HDNV) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung eine jeweilige Kristallrichtung des jeweiligen Kristalls (HDNV) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung aufweist und
▪ wobei diese jeweilige Kristallrichtung des Kristalls um einen jeweiligen Kippwinkel gegenüber der jeweiligen Flächennormale (FNDI, FNAN) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung verkippt ist, wobei der Kippwinkel 0° sein kann, und
▪ wobei die jeweiligen Kristallrichtungen der jeweiligen Kristalle (HDNV) der n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen bezogen auf den jeweiligen Kristall (HDNV) die gleiche kristallografische Indizierung aufweisen, also kristallografisch gleich sind (z.B. [111]),
▪ wobei sich die jeweiligen Kippwinkel dieser Kristallrichtungen der verschiedenen n gleichen, quantentechnologischer Vorrichtungen gegenüber der jeweiligen Flächennormale (FNDI, FNAN) von Vorrichtung zu Vorrichtung sich zumindest zweitweise, insbesondere im Betrieb, untereinander um nicht mehr als +/-10° und/oder nicht mehr als +/-5° und/oder nicht mehr als +/-2° und/oder nicht mehr als +/-1° und/oder nicht mehr als +/-0,5° und/oder nicht mehr als +/-0,2° und/oder nicht mehr als +/-0,1 und/oder nicht mehr als +/-0,05° und/oder nicht mehr als +/-0,02° und/oder nicht mehr als +/-0,01 und/oder nicht mehr als +/-0,005° und/oder nicht mehr als +/-0,002° und/oder nicht mehr als +/-0,001 bezogen auf das jeweilige Gehäuse (GH) und den jeweiligen Kristall (HDNV) der jeweiligen Vorrichtung unterscheiden und
▪ dass der C_pk-Wert der Kippwinkel der n quantentechnologischen Vorrichtungen zu diesen Zeiten bezogen auf ein Kippwinkelintervall von +/-10° und/oder +/-5° und/oder +/-2° und/oder +/-1° und/oder +/-0,5° und/oder +/-0,2° und/oder +/-0,1 und/oder +/-0,05° und/oder +/-0,02° und/oder +/-0,01 und/oder +/-0,005° und/oder +/-0,002° und/oder +/-0,001 bezogen auf die jeweiligen Flächennormalen (FNDI, FNAN) der jeweiligen Montageflächen (VF, AF) der jeweiligen Gehäuse (GH) der n gleichen, quantentechnologischer Vorrichtungen besser als 1,66 ist.

Merkmal 177: Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen nach Merkmal 176,

▪ wobei jede der n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen eine Ausrichtvorrichtung (MEMSG) für den Kristall (HDNV) umfasst.

Merkmal 178: Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen nach Merkmal 176 oder 177

▪ wobei jede der von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einen Kristall (HDNV) umfasst, der mittels einer Ausrichtvorrichtung (MEMSG) für den Kristall (HDNV) zumindest zeitweise ausgerichtet wird oder ausgerichtet worden ist.

Merkmal 179: Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen nach einem oder mehreren der Merkmale 176 bis 178,

▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant umfasst und
▪ wobei der Diamant (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Gruppen paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetische Zentren der ein oder mehreren paramagnetischen Zentren ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SIV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren umfassen und/oder wobei der Diamant (HDNV) ein HD-NV-Diamant ist oder wobei der Diamant (HDNV) einen HD-NV-Diamantbereich umfasst, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können.

Merkmal 180: Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen nach einem oder mehreren der Merkmale 176 bis 179

▪ wobei die n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion dazu eingerichtet und vorgesehen sind ein Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Verfahrensansprüche auszuführen und/oder
▪ wobei die n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion die Merkmale der eines oder mehrerer vorangehender oder nachfolgender Vorrichtungsansprüche erfüllen.

Merkmale XXI
(Herstellverfahren mit Magnetausrichtung und mit Cpk>1,66)
Merkmal 181: Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen ist

▪ wobei die Anzahl n der quantentechnologischen Vorrichtungen größer als 10 und/oder größer als 20 und/oder größer als 50 und/oder größer als 100 und/oder größer als 200 und/oder größer als 500 und/oder größer als 1000 und/oder größer als 2000 und/oder größer als 5000 ist und
▪ wobei m eine ganze positive Zahl größer oder gleich n ist und
▪ wobei jede der quantentechnologischen Vorrichtungen jeweils eine magnetfelderzeugende Vorrichtung (MG, MGx, MGx, MGz) aufweist und
▪ wobei jede der jeweiligen magnetfelderzeugenden Vorrichtungen (MG, MGx, MGx, MGz) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtungen jeweils ein jeweiliges Magnetfeld mit einer Flussdichte B und einer jeweiligen Magnetfeldrichtung erzeugen kann und
▪ wobei jede der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtungen einen jeweiligen Kristall (HDNV) aufweist und
▪ wobei jeder jeweilige Kristall (HDNV) ein oder mehrere paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster aus Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetischen Zentren der paramagnetischen Zentren ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SIV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren umfassen können und/oder wobei der Kristall ein Diamant (HDNV) sein kann und/oder wobei der Kristall (HDNV) ein HD-NV-Diamant sein kann oder wobei der Kristall (HDNV) einen HD-NV-Diamantbereich umfassen kann, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei ein oder mehrere paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren jedes jeweilige Kristall (HDNV) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtungen eine jeweilige Vorzugsrichtung, im Folgenden auch als Kristallrichtung des jeweiligen Kristalls (DHNV) bezeichnet, aufweisen und
▪ wobei diese jeweilige Kristallrichtung des jeweiligen Kristalls (HDNV) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung bei Erzeugung eines magnetischen Feldes durch die jeweilige magnetfelderzeugende Vorrichtung (MG, MGx, MGx, MGz) dieser jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung um einen jeweiligen Kippwinkel gegenüber der jeweiligen Magnetfeldrichtung der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds verkippt ist, wobei der Kippwinkel 0° sein kann, und
▪ wobei sich die jeweiligen Kippwinkel der jeweiligen Vorrichtung der n quantentechnologischer Vorrichtungen sich zumindest zweitweise, insbesondere im Betrieb, untereinander um nicht mehr als +/-10° und/oder um nicht mehr als +/-5° und/oder um nicht mehr als +/-2° und/oder um nicht mehr als +/-1° und/oder um nicht mehr als +/-0,5° und/oder um nicht mehr als +/-0,2° und/oder um nicht mehr als +/-0,1 und/oder um nicht mehr als +/-0,05° und/oder um nicht mehr als +/-0,02° und/oder um nicht mehr als +/-0,01 und/oder um nicht mehr als +/-0,005° und/oder um nicht mehr als +/-0,002° und/oder um nicht mehr als +/-0,001° bezogen auf die jeweilige Magnetfeldrichtung der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds der jeweiligen Vorrichtung, das die magnetfelderzeugende Vorrichtung (MG, MGx, MGx, MGz) erzeugt, unterscheiden und
▪ dass der C_pk-Wert der Kippwinkel dieser n Vorrichtungen zu diesen Zeiten bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-10° und/oder +/-5° und/oder +/-2° und/oder +/-1° und/oder +/-0,5° und/oder +/-0,2° und/oder +/-0,1 und/oder +/-0,05° und/oder +/-0,02° und/oder +/-0,01 und/oder +/-0,005° und/oder +/-0,002° und/oder +/-0,001 jeweils bezogen auf die jeweiligen Magnetfeldrichtungen der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds der jeweiligen Vorrichtung, das die magnetfelderzeugende Vorrichtung (MG, MGx, MGx, MGz) erzeugt, der n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen besser als 1,66 ist.

Merkmale XXII
(Herstellverfahren mit Goniometer)
Merkmal 182: Verfahren zur Herstellung eines Quantenmesssystem und/oder einer quantentechnologischen Vorrichtung

▪ mit den Schritten
▪ Bereitstellen eines Open-Cavity-Gehäuses (GH) mit einer Montageöffnung (OF);
▪ Bereitstellen eines Einkreisgoniometers oder eines Zweikreisgoniometers oder eines Dreikreisgoniometers, im Folgenden als Goniometer (MEMSG) bezeichnet, als Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT);
▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV),
▪ wobei das Goniometer (MEMSG) im Fall eines Einkreisgoniometers eine erste Achsenverstellvorrichtung für eine erste Goniometer-Achse aufweist und
▪ wobei das Goniometer (MEMSG) im Fall eines Zweikreisgoniometers eine erste Achsenverstellvorrichtung für eine erste Goniometer-Achse aufweist und eine zweite Achsenverstellvorrichtung für eine zweite Goniometer-Achse aufweist und
▪ wobei das Goniometer (MEMSG) im Fall eines Dreikreisgoniometers eine erste Achsenverstellvorrichtung für eine erste Goniometer-Achse aufweist und eine zweite Achsenverstellvorrichtung für eine zweite Goniometer-Achse aufweist und eine dritte Achsenverstellvorrichtung für eine dritte Goniometer-Achse aufweist und
▪ wobei jeder jeweilige Kristall (HDNV) ein oder mehrere paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster aus Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetischen Zentren der paramagnetischen Zentren ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SIV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren umfassen können und/oder wobei der Kristall ein Diamant (HDNV) sein kann und/oder wobei der Kristall (HDNV) ein HD-NV-Diamant sein kann und/oder wobei der Kristall (HDNV) einen HD-NV-Diamantbereich umfassen kann, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei die paramagnetischen Zentren und/oder der Kristall (HDNV) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) abgeben und
▪ wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) von einer magnetischen Flussdichte B am Ort der paramagnetischen Zentren bzw. des Kristalls (HDNV) mit diesen paramagnetischen Zentren abhängt und
▪ wobei der Fluoreszenzintensitätsmesswert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) einen Intensitätsabfall des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B aufweist und
▪ wobei ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort der paramagnetischen Zentren ist, das durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist;
▪ Einbringen des Goniometers (MEMSG) in das Gehäuse und mechanisches und festes Verbinden des Goniometers (MEMSG) mit dem Gehäuse (GH), insbesondere mittels Klebung mit einem Kleber (GL);
▪ Elektrischer Anschluss des Goniometers (MEMSG) mittels Bonddrähten (BO), insbesondere mittels Verbindung elektrischer Anschlüsse des Goniometers (MEMSG) mit Anschlüssen (AN) des Gehäuses (GH) mittels Bonddrähten (BO);
▪ Anbringen des Kristalls (HDNV) auf dem Goniometer (MEMSG) und insbesondere Befestigen des Goniometers (MENSG) an einer verdrehbaren Teilvorrichtung (Rx, Ry, Rz) des Goniometers (MEMSG), insbesondere mittels Klemmung und/oder Klebung oder dergleichen;
▪ Ausrichten des Kristalls (HDNV) mit Hilfe des Goniometers (MEMSG), insbesondere gegenüber der Magnetfeldrichtung der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds,
▪ wobei die Ausrichtung bevorzugt dergestalt sein kann,
- ◯ dass der Kristall (HDNV) nach der Ausrichtung und bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) abstrahlt und
- ◯ dass die Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (LB) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B bei kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B Fluoreszenzmerkmale zeigt;
▪ Verschließen des Gehäuses (GH) mit einem Deckel (DE).

Merkmal 183: Verfahren zur Herstellung eines Quantenmesssystem und/oder einer quantentechnologischen Vorrichtung

▪ mit den Schritten
▪ Bereitstellen eines Open-Cavity-Gehäuses (GH) mit einer Montageöffnung (OF);
▪ Bereitstellen eines Einkreisgoniometers oder eines Zweikreisgoniometers oder eines Dreikreisgoniometers, im Folgenden als Goniometer (MEMSG) bezeichnet, als Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT);
▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV),
▪ wobei das Goniometer (MEMSG) im Fall eines Einkreisgoniometers eine erste Achsenverstellvorrichtung für eine erste Goniometer-Achse aufweist und
▪ wobei das Goniometer (MEMSG) im Fall eines Zweikreisgoniometers eine erste Achsenverstellvorrichtung für eine erste Goniometer-Achse aufweist und eine zweite Achsenverstellvorrichtung für eine zweite Goniometer-Achse aufweist und
▪ wobei das Goniometer (MEMSG) im Fall eines Dreikreisgoniometers eine erste Achsenverstellvorrichtung für eine erste Goniometer-Achse aufweist und eine zweite Achsenverstellvorrichtung für eine zweite Goniometer-Achse aufweist und eine dritte Achsenverstellvorrichtung für eine dritte Goniometer-Achse aufweist und
▪ wobei jeder jeweilige Kristall (HDNV) ein oder mehrere paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster aus Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetischen Zentren der paramagnetischen Zentren ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SIV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren umfassen können und/oder wobei der Kristall ein Diamant (HDNV) sein kann und/oder wobei der Kristall (HDNV) ein HD-NV-Diamant sein kann und/oder wobei der Kristall (HDNV) einen HD-NV-Diamantbereich umfassen kann, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei die paramagnetischen Zentren und/oder der Kristall (HDNV) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) bei Bestrahlung mit einer mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) modulierten Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) abgeben und
▪ wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) von einer magnetischen Flussdichte B am Ort der paramagnetischen Zentren bzw. des Kristalls (HDNV) mit diesen paramagnetischen Zentren abhängt und
▪ wobei der Fluoreszenzverzögerungsmesswert der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S6) oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals einen Verzögerungsanstieg dieses Fluoreszenzverzögerungsmesswerts innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B aufweist und
▪ wobei ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S6) oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort der paramagnetischen Zentren ist, das durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist;
▪ Einbringen des Goniometers (MEMSG) in das Gehäuse (GH) und mechanisches und festes Verbinden des Goniometers (MEMSG) mit dem Gehäuse (GH), insbesondere mittels Klebung mit einem Kleber (GL);
▪ Elektrischer Anschluss des Goniometers (MEMSG) mittels Bonddrähten (BO), insbesondere mittels Verbindung elektrischer Anschlüsse des Goniometers (MEMSG) mit Anschlüssen (AN) des Gehäuses (GH) mittels Bonddrähten (BO);
▪ Anbringen des Kristalls (HDNV) auf dem Goniometer (MEMSG) und insbesondere Befestigen des Goniometers (MENSG) an einer verdrehbaren Teilvorrichtung (Rx, Ry, Rz) des Goniometers (MEMSG), insbesondere mittels Klemmung und/oder Klebung oder dergleichen;
▪ Ausrichten des Kristalls (HDNV) mit Hilfe des Goniometers (MEMSG), insbesondere gegenüber der Magnetfeldrichtung der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds,
▪ wobei die Ausrichtung bevorzugt dergestalt sein kann,
- ◯ dass der Kristall (HDNV) nach der Ausrichtung und bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) abstrahlt und
- ◯ dass die Fluoreszenzverzögerungskurve des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S6) oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B bei kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B Fluoreszenzmerkmale zeigt;
▪ Verschließen des Gehäuses (GH) mit einem Deckel (DE).

Merkmal 184: Verfahren nach Merkmal 182 und/oder Merkmal 183 mit den folgenden Schritten zur Durchführung der Ausrichtung

▪ Aussetzen des Kristalls (HDNV) einer magnetischen Flussdichte B, wobei diese magnetische Flussdichte B im Wesentlichen einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte eines Fluoreszenzmerkmals entspricht;
▪ Beststrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp);
▪ Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) und Bilden eines Fluoreszenzintensitätsmesswerts und/oder eines Fluoreszenzverzögerungsmesswerts;
▪ Änderung der Ausrichtung des Kristalls (HDNV) mit Hilfe des Goniometers (MEMSG), bis ein Minimum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder ein Maximum des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals im Wesentlichen erreicht ist;
▪ Beenden der Ausrichtung des Kristalls (HDNV), wenn dieses Minimum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder dieses Maximum des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder gegenüber der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals im Wesentlichen erreicht ist und der Kristall (HDNV) dann ausgerichtet ist.

Merkmal 185: Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 182 bis 184 mit den folgenden Schritten zur Durchführung der Ausrichtung

▪ Kalibrieren des Quantenmesssystem und/oder der quantentechnologischen Vorrichtung insbesondere nach einem oder mehreren der Verfahren nach den Merkmale 9 bis 70.

Merkmal 186: Verwendung eines Quantenmesssystems und/oder einer quantentechnologischen Vorrichtung, die mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 182 bis 185 hergestellt worden ist, als Messvorrichtung für eine physikalische Größe, die auf die Messvorrichtung einwirkt oder als Quantencomputer-Teil-Vorrichtung.
Merkmale XXIII (Herstellverfahren mit Ausrichtvorrichtung und mit Cpk>1,66)
Merkmal 187: Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen ist

▪ wobei die Anzahl n der quantentechnologischen Vorrichtungen größer als 10 und/oder größer als 20 und/oder größer als 50 und/oder größer als 100 und/oder größer als 200 und/oder größer als 500 und/oder größer als 1000 und/oder größer als 2000 und/oder größer als 5000 ist und
▪ wobei m eine ganze positive Zahl größer oder gleich n ist und
▪ wobei jede der quantentechnologischen Vorrichtungen jeweils ein Gehäuse (GH) aufweist und
▪ wobei jede der quantentechnologischen Vorrichtungen jeweils einen Kristall (HDNV) aufweist und
▪ wobei jedes Gehäuse (GH) eine Montagefläche (VF, AF) aufweist und
▪ wobei die Montagefläche (VF, AF) in einer ersten möglichen Definition durch eine Verbindungsfläche (VF) zwischen dem Kristall (HDNV) und dem Gehäuse (GH) definiert ist oder
▪ wobei die Montagefläche (VF, AF) in einer zweiten möglichen, dazu alternativen Definition durch Befestigungspunkte des Gehäuses, die insbesondere auch durch die elektrische Anschlüsse (AN) des Gehäuses (DH) definiert ist und
▪ wobei die jeweilige Montagefläche (AF, VF) eine jeweilige Flächennormale (FNDI, FNAN) aufweist, die entsprechend der Definition einer Normalen jeweils senkrecht zu der jeweiligen Montagefläche (ANFN) ist, und
▪ wobei jeder jeweilige Kristall (HDNV) ein oder mehrere paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster aus Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetischen Zentren der paramagnetischen Zentren ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SIV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren umfassen können und/oder wobei der Kristall ein Diamant (HDNV) sein kann und/oder wobei der Kristall (HDNV) ein HD-NV-Diamant sein kann und/oder wobei der Kristall (HDNV) einen HD-NV-Diamantbereich umfassen kann, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei ein oder mehrere paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren jedes jeweilige Kristall (HDNV) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtungen eine jeweilige Vorzugsrichtung, im Folgenden auch als Kristallrichtung des jeweiligen Kristalls (HDNV) bezeichnet, aufweisen und
▪ wobei diese Kristallrichtung um einen Kippwinkel gegenüber der Flächennormale (FNDI, FNAN) verkippt ist, wobei der Kippwinkel 0° sein kann, und
▪ wobei sich die Kippwinkel dieser Kristallrichtungen der verschiedenen n gleichen, quantentechnologischer Vorrichtungen sich zumindest zweitweise, insbesondere im Betrieb, untereinander um nicht mehr als +/-10° und/oder um nicht mehr als +/-5° um nicht mehr als +/-2° um nicht mehr als +/-1° und/oder um nicht mehr als +/-0,5° um nicht mehr als +/-0,2° um nicht mehr als +/-0,1° und/oder um nicht mehr als +/-0,05° um nicht mehr als +/-0,02° um nicht mehr als +/-0,01° und/oder um nicht mehr als +/-0,005° um nicht mehr als +/-0,002° um nicht mehr als +/-0,001°bezogen auf das Gehäuse (GH) der Vorrichtung unterscheiden und
▪ dass der C_pk-Wert der Kippwinkel zu diesen Zeiten bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-10° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-5° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-2° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-1° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,5° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,2° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,1° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,05° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,02° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,01° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,005° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,002° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,001° bezogen auf die jeweiligen Flächennormalen (FNDI, FNAN) der jeweiligen Montageflächen (AN, FN)der jeweiligen Gehäuse (GH) der n gleichen, quantentechnologischer Vorrichtungen besser als 1,66 ist.

Merkmal 188: Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen nach Merkmal 187,

▪ wobei jede der von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen eine Ausrichtungsvorrichtung (MEMSG, DMT, RT, HLT) für den Kristall (HDNV) umfasst.

Merkmal 189: Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen nach Merkmal 188,

▪ wobei die Ausrichtungsvorrichtung (MEMSG, DMT, RT, HLT) ein Einkreis-, Zweikreis- oder Dreikreisgoniometer (MEMSG) ist.

Merkmal 190: Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen nach Merkmal 187 oder Merkmal 189,

▪ wobei jede der von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einen Kristall (HDNV) umfasst, der mittels einer Ausrichtungsvorrichtung (MEMSG, DMT, RT, HLT) für den Kristall zumindest zeitweise ausgerichtet wird oder ausgerichtet worden ist.

Merkmale XXIV (Herstellverfahren mit Magnetausrichtung und mit Cpk>1,66)
Merkmal 191: Menge von n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen einer Serienproduktion von m quantentechnologischen Vorrichtungen ist

▪ wobei die Anzahl n der quantentechnologischen Vorrichtungen größer als 10 und/oder größer als 20 und/oder größer als 50 und/oder größer als 100 und/oder größer als 200 und/oder größer als 500 und/oder größer als 1000 und/oder größer als 2000 und/oder größer als 5000 ist und
▪ wobei m eine ganze positive Zahl größer oder gleich n ist und
▪ wobei jede der quantentechnologischen Vorrichtungen jeweils eine Magnetfeld erzeugende Vorrichtung (MG, MGx, MGy, MGz) aufweist und
▪ wobei jede der Magnetfeld erzeugenden Vorrichtungen (MG, MGx, MGy, MGz) jeweils ein Magnetfeld mit einer Flussdichte B und einer Magnetfeldrichtung erzeugen kann und
▪ wobei jede der quantentechnologischen Vorrichtungen einen Kristall (HDNV) aufweist und
▪ wobei jeder jeweilige Kristall (HDNV) ein oder mehrere paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster aus Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetischen Zentren der paramagnetischen Zentren ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SIV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren umfassen können und/oder wobei der Kristall ein Diamant (HDNV) sein kann und/oder wobei der Kristall (HDNV) ein HD-NV-Diamant sein kann und/oder wobei der Kristall (HDNV) einen HD-NV-Diamantbereich umfassen kann, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei ein oder mehrere paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren jedes jeweilige Kristall (HDNV) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtungen eine jeweilige Vorzugsrichtung, im Folgenden auch als Kristallrichtung des jeweiligen Kristalls (HDNV) bezeichnet, aufweisen und
▪ wobei diese jeweilige Kristallrichtung des jeweiligen Kristalls (HDNV) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung bei Erzeugung eines magnetischen Feldes mit einer magnetischen Flussdichte B durch die jeweilige Magnetfeld erzeugende Vorrichtung (MG, MGx, MGy, MGz) dieser jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung um einen jeweiligen Kippwinkel gegenüber der jeweiligen Magnetfeldrichtung der magnetische Flussdichte B verkippt ist, wobei der Kippwinkel 0° sein kann, und
▪ wobei sich die jeweiligen Kippwinkel der jeweiligen Vorrichtung der n quantentechnologischer Vorrichtungen sich zumindest zweitweise, insbesondere im Betrieb, untereinander um nicht mehr als +/-10° und/oder um nicht mehr als +/-5° und/oder um nicht mehr als +/-2° und/oder um nicht mehr als +/-1° und/oder um nicht mehr als +/-0,5° und/oder um nicht mehr als +/-0,2° und/oder um nicht mehr als +/-0,1° und/oder um nicht mehr als +/-0,05° und/oder um nicht mehr als +/-0,02° und/oder um nicht mehr als +/-0,01° und/oder um nicht mehr als +/-0.005° und/oder um nicht mehr als +/-0,002° und/oder um nicht mehr als +/-0,001° bezogen auf die jeweilige Magnetfeldrichtung der magnetischen Flussdichte B der jeweiligen Vorrichtung, die die jeweilige Magnetfeld erzeugende Vorrichtung (MG, MGx, MGy, MGz) dieser jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung unter gleichen Bedingungen und Parametereinstellungen erzeugen, unterscheiden und
▪ dass der C_pk-Wert der Kippwinkel dieser n Vorrichtungen zu diesen Zeiten bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-10° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-5° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-2° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-1° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,5° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,2° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,1° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,05° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,02° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,01° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,005° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,002° und/oder bezogen auf das Kippwinkelintervall von +/-0,001° jeweils bezogen auf die jeweiligen Magnetfeldrichtungen der magnetischen Flussdichte B der jeweiligen Vorrichtung der n gleichen, quantentechnologischen Vorrichtungen, die die jeweilige Magnetfeld erzeugende Vorrichtung (MG, MGx, MGy, MGz) dieser jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung unter gleichen Bedingungen und Parametereinstellungen erzeugen, besser als 1,66 ist.

Merkmale XXV (Herstellverfahren mit Goniometer im Gehäuse)
Merkmal 192: Verfahren zur Herstellung eines Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung

▪ mit den Schritten
▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV),
▪ wobei jeder jeweilige Kristall (HDNV) ein oder mehrere paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster aus Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren umfasst und
▪ wobei paramagnetischen Zentren der paramagnetischen Zentren ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SIV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren umfassen können und/oder wobei der Kristall ein Diamant (HDNV) sein kann und/oder wobei der Kristall (HDNV) ein HD-NV-Diamant sein kann und/oder wobei der Kristall (HDNV) einen HD-NV-Diamantbereich umfassen kann, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei die paramagnetischen Zentren eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) abgeben und
▪ wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) von einer magnetischen Flussdichte B am Ort paramagnetischer Zentren der der paramagnetischen Zentren bzw. des Kristalls mit diesen paramagnetischen Zentren abhängt und
▪ wobei der Fluoreszenzintensitätsmesswert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) einen Intensitätsabfall des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) innerhalb eines Fluoreszenzmerkmals bei einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B aufweist und
▪ wobei ein Fluoreszenzmerkmal ein Extremum der Fluoreszenzintensitätskurve des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte (B) am Ort der paramagnetischen Zentren ist, das durch den Betrag der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B an diesem Extremum gekennzeichnet ist;
▪ Ausrichten des Kristalls (HDNV) mit Hilfe eines Einkreisgoniometers oder eines Zweikreisgoniometers oder eines Dreikreisgoniometers, im Folgenden als Goniometer (MEMSG) bezeichnet, sodass der Kristall (HDNV) nach der Ausrichtung eine Ausrichtungsorientierung aufweist;
▪ Platzieren und Befestigen des Kristalls (HDNV) in einem Gehäuse (GH) und Befestigen des Kristalls (GH) mittels Klemmung und/oder Klebung und/oder dergleichen,
▪ wobei die Orientierung des Kristalls (HDNV)) im Gehäuse (GH) von der Ausrichtungsorientierung abhängt, bevorzugt der Ausrichtungsorientierung entspricht.

Merkmal 193: Verfahren nach Merkmal 192 mit den Schritten

▪ Aussetzen des Kristalls (HDNV) einer magnetischen Flussdichte B, wobei diese magnetische Flussdichte B im Wesentlichen einer kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht;
▪ Beststrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp), die ggf. mit einer Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist;
▪ Erfassen der Fluoreszenzstrahlung (FL) einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl);
▪ Änderung der Ausrichtung des Kristalls (HDNV) mit Hilfe des Goniometers (MEMSG), bis ein Minimum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder ein Maximum des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung einer Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber einer Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals erreicht ist;
▪ Beenden der Ausrichtung des Kristalls (HDNV), wenn dieses Minimum des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder ein Maximum des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung einer Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) der zeitlichen Verzögerung einer Modulation der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber einer Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals erreicht ist und der Kristall (HDNV) dann ausgerichtet ist.

Merkmale XXVI (MEMS-Goniometer)
Merkmal 194: Vorrichtung für ein Quantenmesssystem und/oder quantentechnologische Vorrichtung oder einen Quantencomputer

▪ wobei die Vorrichtung ein MEMS-Goniometer (MEMSG) umfasst und
▪ wobei die Vorrichtung einen Kristall (HDNV) umfasst und
▪ wobei das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen Rahmen (RM) aus einem Rahmenmaterial aufweist und
▪ wobei das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen oder mehrere erste Aktoren (CBDRV1x, CBDRV2x) aufweist und
▪ wobei das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen drehbar um eine erste Achse (AXx) gelagerten ersten Drehkörper (Rx) aufweist und
▪ wobei der erste Drehkörper (Rx) mittels eines ersten Lagers oder einer ersten Feder (GR1x) der ersten Achse (AXx) und eines zweiten Lagers oder einer zweiten Feder (GR2x) der ersten Achse (AXx) mit dem Rahmen (RM) drehbar um die erste Achse (AXx) verbunden ist und
▪ wobei die ersten Aktoren (CBDRV1x, CBDRV1y) den ersten Drehkörper (Rx) gegenüber dem Rahmen (RM) um die erste Achse (AXx) verdrehen können und
▪ wobei der Kristall (HDNV) mit dem ersten Drehkörper (RX) mechanisch fest verbunden ist und
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können.

Merkmal 195: Vorrichtung nach Merkmal 194

▪ wobei der Kristall (HDNV) ein Diamantkristall ist und
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei eine oder mehrere paramagnetische Zentren NV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder TR12-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder GeV-Zentren umfassen.

Merkmal 196: Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 194 bis 195

▪ wobei das MEMS-Goniometer einen oder mehrere zweite Aktoren (CBDRV1y, CBDRV2y) aufweist und
▪ wobei das MEMS-Goniometer einen drehbar um eine zweite Achse (AXx) gelagerten zweiten Drehkörper (Ry) aufweist und
▪ wobei der zweite Drehkörper (Ry) mittels eines ersten Lagers oder einer ersten Feder (GR1y) der zweiten Achse (AXy) und eines zweiten Lagers oder einer zweiten Feder (GR2y) der zweiten Achse (AXy) mit dem ersten Drehkörper (Rx) drehbar um die zweite Achse (AXy) verbunden ist und
▪ wobei die zweiten Aktoren (CBDRV1y, CBDRV2y) den zweiten Drehkörper (Ry) um die zweite Achse (AXy) gegenüber dem ersten Drehkörper (Rx) verdrehen können und
▪ wobei der Kristall (HDNV) mit zweiten Drehkörper (Ry) mechanisch fest verbunden ist und
▪ wobei der Kristall (HDNV) mit dem ersten Drehkörper (RX) über den zweiten Drehkörper (Ry) mechanisch fest verbunden ist und
▪ wobei der Kristall (HDNV) mit dem Rahmen (RM)über den ersten Drehkörper (RX) und über den zweiten Drehkörper (Ry) mechanisch fest verbunden ist.

Merkmal 197: Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 194 bis 196

▪ wobei das MEMS-Goniometer einen oder mehrere dritte Aktoren (CBDRV1z, CBDRV2z) aufweist und
▪ wobei das MEMS-Goniometer einen drehbar um eine dritte Achse (AXz) gelagerten dritten Drehkörper (Rz) aufweist und
▪ wobei der dritte Drehkörper (Rz) mittels eines ersten Lagers oder einer ersten Feder (GR1z) der dritten Achse (AXz) und eines zweiten Lagers oder einer zweiten Feder (GR2z) der dritten Achse (AXz) mit dem zweiten Drehkörper (Ry) drehbar um die dritte Achse (AXz) verbunden ist und
▪ wobei die dritten Aktoren (CBDRV1z, CBDRV2z) den dritten Drehkörper (Rz) um die dritte Achse (AXz) gegenüber dem den zweiten Drehkörper (Ry) um die dritte Achse (AXz) verdrehen können und
▪ wobei der Kristall (HDNV) mit dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest verbunden ist und
▪ wobei der Kristall (HDNV) mit dem zweiten Drehkörper (Ry) und über den dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest verbunden ist und
▪ wobei der Kristall (HDNV) mit dem ersten Drehkörper (RX) über den zweiten Drehkörper (Ry) über den dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest verbunden ist und
▪ wobei der Kristall (HDNV) mit dem Rahmen (RM)über den ersten Drehkörper (RX) und über den zweiten Drehkörper (Ry) und über den dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest verbunden ist.

Merkmale XXVII (Magnetfeldsensor mit Flussdichtenregelung auf Fluoreszenzmerkmal)
Merkmal 198: Sensorsystem

▪ mit einem Kristall (HDNV) und
▪ mit einem Wellenformgenerator (WFG) und
▪ mit einer Treibervorrichtung (LDDRV) und
▪ mit einer Pumpstrahlungsquelle (LD) und
▪ mit einem Fotodetektor (PD) und
▪ mit einer Auswertevorrichtung (AMP, LIA) und
▪ mit einem Regler (RG) und
▪ mit magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und/oder
▪ mit einer oder mehrerer Magnetfeldgeneratorspulen (MGx, MGy, MGz) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B,
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei der Kristall Diamant umfassen kann und wobei paramagnetische Zentren NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder TR12-Zentren umfassen können und
▪ wobei der Wellenformgenerator (WFG) ein Modulationssignal (S5) mit einer zeitlichen Modulation erzeugt und
▪ wobei die Treibervorrichtung (LDDRV) die Pumpstrahlungsquelle (LD) in Abhängigkeit von dem Modulationssignal (S5) mit elektrischer Energie versorgt und
▪ wobei die Pumpstrahlungsquelle (LD) den Kristall (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlt und
▪ wobei der Kristall (HDNV) in Abhängigkeit von der Pumpstrahlung (LB) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittiert und
▪ wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) von einem physikalischen Parameter am Ort des Kristalls (HDNV) abhängen kann und
▪ wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) von der Stärke der magnetischen Flussdichte B am Ort des Kristalls (HDNV) abhängt und
▪ wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) von der Ausrichtung des Kristalls (HDNV) relativ zur Richtung der magnetischen Flussdichte B abhängt und
▪ wobei der Kristall (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte so ausgerichtet ist, dass seine Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Wert der magnetischen Flussdichte B und/oder seine Fluoreszenzverzögerungskurve der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der zeitlichen Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der zeitlichen Modulation des Modulationssignals oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von dem Wert der magnetischen Flussdichte B ein Fluoreszenzmerkmal zeigt und
▪ wobei der Fotodetektor (PD) zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfangssignal (S0) wandelt und
▪ wobei die Auswertevorrichtung (AMP, LIA) einen Wert oder zeitlichen Werteverlauf aus dem Empfangssignal (S0) bildet und
▪ wobei der Regler (RG) in Abhängigkeit von dem Wert oder zeitlichen Werteverlauf, den die Auswertevorrichtung bildet, die magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und/oder die eine Magnetfeldgeneratorspule oder die mehreren Magnetfeldgeneratorspulen (MGx, MGy, MGz) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B mittels eines Regelsignals so steuert, dass sie eine magnetische Gesamtflussdichte B am Ort des Kristalls mittels Überlagerung so erzeugen, dass die magnetische Flussdichte B am Ort des Kristalls (HDNV) der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht, und
▪ wobei das Sensorsystem das Regelsignal oder ein aus dem Regelsignal abgeleitetes Signal oder ein Signal, aus dem das Regelsignal abgeleitet ist, als Meswertsignal verwendet und
▪ wobei das Sensorsystem zumindest einen Wert des Messwertsignals ausgibt oder bereithält.

Merkmal 199: Sensorsystem nach Merkmal 198

▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve bzw. die Fluoreszenzverzögerungskurve zumindest ein Hauptfluoreszenzmerkmal als Fluoreszenzmerkmal aufweist und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Isotope, insbesondere ¹³C-Isotope (¹³C) umfasst und
▪ wobei die Isotope (¹³C) einen Kernspin mit einem magnetischen Moment µ aufweisen und
▪ wobei diese Isotope (¹³C) so mit den paramagnetischen Zentren des Kristalls zusammenwirken, dass die Wechselwirkung der Isotope (¹³C) mit den paramagnetischen Zentren zu der Ausbildung von Nebenfluoreszenzmerkmalen führt und
▪ wobei das Sensorsystem zumindest zeitweise eines der Nebenfluoreszenzmerkmale als Fluoreszenzmerkmal nutzt.

Merkmale XXVIII (Magnetfeldsensor mit Ausrichtungsregelung auf Fluoreszenzmerkmal)
Merkmal 200: Sensorsystem

▪ mit einem Kristall (HDNV) und
▪ mit einem Wellenformgenerator (WFG) und
▪ mit einer Treibervorrichtung (LDDRV) und
▪ mit einer Pumpstrahlungsquelle (LD) und
▪ mit einem Fotodetektor (PD) und
▪ mit einer Auswertevorrichtung (AMP, LIA) und
▪ mit einem Regler (RG) und
▪ mit magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und/oder
▪ mit einer oder mehrerer Magnetfeldgeneratorspulen (MGx, MGy, MGz) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B und
▪ mit einer Ausrichtvorrichtung (MEMSG),
▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und
▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und
▪ wobei paramagnetische Zentren NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder GeV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder TR12-Zentren umfassen können und
▪ wobei der Wellenformgenerator (WFG) ein Modulationssignal (S5) mit einer zeitlichen Modulation erzeugt und
▪ wobei die Treibervorrichtung (LDDRV) die Pumpstrahlungsquelle (LD) in Abhängigkeit von dem Modulationssignal (S5) mit elektrischer Energie versorgt und
▪ wobei die Pumpstrahlungsquelle (LD) den Kristall (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlt und
▪ wobei der Kristall (HDNV) in Abhängigkeit von der Pumpstrahlung (LB) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittiert und
▪ wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) von einem physikalischen Parameter am Ort des Kristalls (HDNV) abhängen kann und
▪ wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) von der Stärke der magnetischen Flussdichte B am Ort des Kristalls (HDNV) abhängt und
▪ wobei die Fluoreszenzstrahlung (FL) von der Ausrichtung des Kristalls (HDNV) relativ zur Richtung der magnetischen Flussdichte B abhängt und
▪ wobei der Kristall (HDNV) gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte so ausgerichtet ist, dass seine Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Wert der magnetischen Flussdichte B und/oder seine Fluoreszenzverzögerungskurve der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der zeitlichen Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der zeitlichen Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von dem Wert der magnetischen Flussdichte B ein Fluoreszenzmerkmal zeigt und
▪ wobei der Fotodetektor (PD) zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfangssignal (S0) wandelt und
▪ wobei die Auswertevorrichtung (AMP, LIA) einen Wert oder zeitlichen Werteverlauf aus dem Empfangssignal (S0) bildet und
▪ wobei die magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und/oder die eine Magnetfeldgeneratorspule oder die mehreren Magnetfeldgeneratorspulen (MGx, MGy, MGz) eine magnetische Flussdichte B am Ort des Kristalls mittels Überlagerung so erzeugen, dass die magnetische Gesamtflussdichte B am Ort des Kristalls (HDNV) der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals entspricht und
▪ wobei der Regler (RG) in Abhängigkeit von dem Wert oder zeitlichen Werteverlauf, den die Auswertevorrichtung bildet, die die Ausrichtvorrichtung (MEMSG) mittels eines oder mehrerer Regelsignale so steuert, dass die Richtung der magnetische Flussdichte B am Ort des Kristalls (HDNV) so gegenüber der Richtung der paramagnetischen Zentren orientiert ist, dass die Fluoreszenzintensitätskurve und/oder die Fluoreszenzverzögerungskurve ein Fluoreszenzmerkmal, bevorzugt extremal, ausprägen und
▪ wobei der Regler (RG) bei Änderungen der Orientierung des Magnetfelds die Ausrichtvorrichtung (MEMSG) so steuert, dass die Ausrichtvorrichtung (MEMSG) so nachsteuert, dass diese den Kristall (HDNV) so neu orientiert, dass dessen ursprüngliche Ausrichtung gegenüber der Richtung der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds sich im Wesentlichen wieder einstellt und
▪ wobei das Sensorsystem das Regelsignal bzw. die Regelsignals oder ein aus dem Regelsignal abgeleitetes Signal bzw. aus den Regelsignalen abgeleitete Signale oder ein Signal, aus dem das Regelsignal abgeleitet ist, bzw. Signale, aus denen die Regelsignale abgeleitet sind, als Meswertsignal bzw. Messwertsignale verwendet und
▪ wobei das Sensorsystem zumindest einen Wert des Messwertsignals bzw. zumindest je einen Wert der jeweiligen Messwertsignale ausgibt oder bereithält.

Merkmal 201: Sensorsystem nach Merkmal 200

▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve zumindest ein Hauptfluoreszenzmerkmal als Fluoreszenzmerkmal aufweist und
▪ wobei der Kristall (HDNV) Isotope, insbesondere ¹³C-Isotope (¹³C) umfasst und
▪ wobei die Isotope (¹³C) einen Kernspin mit einem magnetischen Moment µ aufweisen und
▪ wobei diese Isotope (¹³C) so mit den paramagnetischen Zentren des Kristalls zusammenwirken, dass die Wechselwirkung der Isotope (¹³C) mit den paramagnetischen Zentren zu der Ausbildung von Nebenfluoreszenzmerkmalen führt und
▪ wobei das Sensorsystem zumindest zeitweise eines der Nebenfluoreszenzmerkmale als Fluoreszenzmerkmal nutzt.

Merkmale XXIX (Magnetfeldsensor)
Merkmal 202: Sensorsystem

▪ mit einem konventionellen Magnetfeldsensor
▪ mit einer Quantenvorrichtung und
▪ mit einem Speicher (NVM, RAM) und
▪ mit einem Rechnerkern (CPU) und
▪ wobei der konventionelle Magnetfeldsensor einen Hall-Sensor oder einen GMR-Sensor oder einen AMR-Sensor oder einen CMR-Sensor oder einen anderer XMR-Sensor umfasst oder einen Ouantensensor entsprechend der technischen Lehre der WO 2021 151 429 A2 und/oder der WO 2021 013 308 A1 und/oder der WO 2020 089 465 A2 und/oder der WO 2021 089 091 A1 umfasst und
▪ wobei der Quantenvorrichtung einen Diamanten (HDNV), insbesondere einen HD-NV-Diamanten, umfasst und
▪ wobei der Diamant (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittiert und
▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B zumindest n Fluoreszenzmerkmale mit n größer 2 aufweist und
▪ wobei der konventionelle Magnetfeldsensor Magnetfeldsensormesswerte für die magnetische Flussdichte B am Ort des Sensorsystems ermittelt
▪ wobei der Speicher (NVM, RAM) Magnetfeldsensorkorrekturparameter beinhaltet und
▪ wobei die Magnetfeldsensorkorrekturparameter mit Hilfe der Quantenvorrichtung bei magnetischen Flussdichten B ermittelt wurden, die der magnetischen Flussdichte B der n Fluoreszenzmerkmale des Diamanten entsprechen, und
▪ wobei das Sensorsystem die Magnetfeldsensormesswerte zur korrigierten Magnetfeldsensormesswerten mit Hilfe der Magnetfeldsensorkorrekturparameter wandelt.

Merkmal 203: Magnetfeldsensorvorrichtung,

▪ wobei die Magnetfeldsensorvorrichtung zumindest ein Sensorelement eines konventionellen Magnetfeldsensors umfasst und
▪ wobei der konventionelle Magnetfeldsensor ein Hall-Sensor oder ein GMR-Sensor oder ein AMR-Sensor oder ein CMR-Sensor oder ein anderer XMR-Sensor ist und
▪ wobei das Sensorelement der Vorrichtungsteil des konventionellen Magnetfeldsensors ist, der einen Parameter des magnetischen Feldes, insbesondere die magnetische Flussdichte B, in ein elektrisches Signal wandelt, und
▪ wobei die Magnetfeldsensorvorrichtung zumindest einen Diamanten mit zumindest einem paramagnetischen Zentrum umfasst und
▪ wobei die Magnetfeldsensorvorrichtung Messwerte, die die Magnetfeldsensorvorrichtung mittels des Sensorelements ermittelt, mit Hilfe von Messwerten, die zum Ersten mit Hilfe des Sensorelements und zum Zweiten gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren gewonnen wurden oder werden, korrigiert.

Merkmal 204: Magnetfeldsensorvorrichtung nach Merkmal 203

▪ wobei die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B einer Fluoreszenzintensitätskurve folgt und
▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve Fluoreszenzmerkmale aufweist und
▪ wobei die Magnetfeldsensorvorrichtung Messwerte, die die Magnetfeldsensorvorrichtung mittels des Sensorelements ermittelt, mit Hilfe von solchen Messwerten, die zum Ersten mit Hilfe der Sensorelements und zum Zweiten gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzmerkmale gewonnen wurden oder werden, korrigiert.

Merkmal 205: Magnetfeldsensorvorrichtung nach Merkmal 203 oder 204

▪ wobei die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB), die den Diamanten (HDNV) bestrahlt oder einer Modulation eines Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B einer Fluoreszenzintensitätsverzögerungskurve folgt und
▪ wobei die Fluoreszenzintensitätsverzögerungskurve Fluoreszenzmerkmale aufweist und
▪ wobei die Magnetfeldsensorvorrichtung Messwerte, die die Magnetfeldsensorvorrichtung mittels des Sensorelements ermittelt, mit Hilfe von solchen Messwerten, die zum Ersten mit Hilfe der Sensorelements und zum Zweiten gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzmerkmale gewonnen wurden oder werden, korrigiert.

Merkmal 206: Magnetfeldsensorvorrichtung,

▪ wobei die Magnetfeldsensorvorrichtung zumindest ein Sensorelement eines konventionellen Magnetfeldsensors umfasst und
▪ wobei der konventionelle Magnetfeldsensor ein Hall-Sensor oder ein GMR-Sensor oder ein AMR-Sensor oder ein CMR-Sensor oder ein anderer XMR-Sensor ist und
▪ wobei das Sensorelement der Vorrichtungsteil des konventionellen Magnetfeldsensors ist, der einen Parameter des magnetischen Feldes, insbesondere die magnetische Flussdichte B, in ein elektrisches Signal wandelt, und
▪ wobei die Magnetfeldsensorvorrichtung zumindest einen Diamanten (HDNV) mit zumindest einem paramagnetischen Zentrum umfasst und
▪ wobei der Diamant (HDNV) so zum Sensorelement angeordnet ist, dass das Verhältnis des Betrags der magnetischen Flussdichte B, die den Diamanten durchflutet, zum Betrag der magnetischen Flussdichte B, die den konventionellen Magnetfeldsensor durchflutet, fest oder vorbekannt oder im Wesentlichen gleich ist.

Merkmale XXX (Hall-Sensor)
Merkmal 207: Sensorsystem

▪ mit einem Hall-Sensor und
▪ mit einer Quantenvorrichtung und
▪ mit einem Speicher (NVM, RAM) und
▪ mit einem Rechnerkern (CPU) und
▪ wobei der Quantenvorrichtung einen Diamanten (HDNV), insbesondere einen HD-NV-Diamanten, umfasst und
▪ wobei der Diamant (HDNV) bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) eine Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) emittiert und
▪ wobei die Fluoreszenzintensitätskurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten (HDNV) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B zumindest n Fluoreszenzmerkmale mit n größer 2 aufweist und
▪ wobei der Hallsensor Hallsensormesswerte für die magnetische Flussdichte B am Ort des Sensorsystems ermittelt
▪ wobei der Speicher (NVM, RAM) Hallsensorkorrekturparameter beinhaltet und
▪ wobei die Hallsensorkorrekturparameter mit Hilfe der Quantenvorrichtung bei magnetischen Flussdichten B ermittelt wurden, die der magnetischen Flussdichte B der n Fluoreszenzmerkmale des Diamanten entsprechen, und
▪ wobei das Sensorsystem die Hallsensormesswerte zur korrigierten Hallsensormesswerten mit Hilfe der Hallsensorkorrekturparameter wandelt.

Merkmal 208: Hallsensorvorrichtung,

▪ wobei die Hallsensorvorrichtung zumindest eine Hall-Platte umfasst und
▪ wobei die Hallsensorvorrichtung zumindest einen Diamanten mit zumindest einem paramagnetischen Zentrum umfasst und
▪ wobei die Hallsensorvorrichtung Messwerte, die die Hallsensorvorrichtung mittels der Hallplatte ermittelt, mit Hilfe von Messwerten, die zum Ersten mit Hilfe der Hall-Platte und zum Zweiten gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzstrahlung der paramagnetischen Zentren gewonnen wurden oder werden, korrigiert.

Merkmal 209: Hallsensorvorrichtung nach Merkmal 208

▪ wobei die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Diamanten in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte einer Fluoreszenzkurve folgt und
▪ wobei die Fluoreszenzkurve Fluoreszenzmerkmale aufweist und
▪ wobei die Hallsensorvorrichtung Messwerte, die die Hallsensorvorrichtung mittels der Hallplatte ermittelt, mit Hilfe von Messwerten, die zum Ersten mit Hilfe der Hall-Platte und zum Zweiten gleichzeitig mit Hilfe der Fluoreszenzmerkmale gewonnen wurden oder werden, korrigiert.

Merkmal 210: Hallsensorvorrichtung,

▪ wobei die Hallsensorvorrichtung zumindest eine Hall-Platte umfasst und
▪ wobei die Hallsensorvorrichtung zumindest einen Diamanten mit zumindest einem paramagnetischen Zentrum umfasst und
▪ wobei der Diamant so zur Hall-Platte angeordnet ist, dass das Verhältnis des Betrags der magnetischen Flussdichte, die den Diamanten durchflutet, zum Betrag der magnetischen Flussdichte, die die Hallsensorvorrichtung durchflutet, fest oder vorbekannt oder im Wesentlichen gleich ist.

Merkmale XXXI (Wellenform Generator)
Merkmal 211: Wellenformgeneratorsystem

▪ mit einem Wellenformgenerator (WFG) und
▪ mit einer Atomuhr (ATC) und
▪ Wobei die Atomuhr (ATC) ein Referenzfrequenzsignal (RefSig) erzeugt und
▪ wobei der Wellenformgenerator (WFG) über eine Zeitbasis (TB) verfügt und
▪ wobei die Zeitbasis (TB) des Wellenformgenerators (WFG) mit dem Referenzfrequenzsignal (RefSig) synchronisiert ist und
▪ wobei der Wellenformgenerator (WFG) ein Modulationssignal (S5) in Abhängigkeit von der Zeitbasis (TB) und damit in Abhängigkeit von dem Referenzfrequenzsignal (RefSig)erzeugt und
▪ wobei das Modulationssignal (S5) oder ein daraus abgeleitetes Signal zur Ansteuerung zumindest eines Quantenpunkts oder paramagnetischen Zentrums dient.

Merkmal 212: Wellenformgeneratorsystem (WFG) nach Merkmal 211

▪ wobei die Zeitbasis (TB) einen Oszillator (OSZ) umfasst und
▪ wobei der Wellenformgenerator (WFG) einen ersten Teiler (DV1) umfasst und
▪ wobei die Zeitbasis (TB) einen zweiten Teiler (DV2) umfasst und
▪ wobei die Zeitbasis (TB) einen Regler (CTR) umfasst und
▪ wobei die Zeitbasis (TB) einen Phasendetektor (PHD) umfasst und
▪ wobei die Frequenz des Oszillators (OSZ) von dem Wert eines Steuersignals (STS) abhängt und
▪ wobei der Oszillator (OSZ) ein Frequenzsignal (FS) erzeugt und
▪ wobei der erste Teiler (DV1) aus dem Frequenzsignal (FS) ein geteiltes Frequenzsignal (DFS) erzeugt und
▪ wobei der zweite Teiler (DV1) aus dem Referenzfrequenzsignal (RefSig) ein geteiltes Referenzfrequenzsignal (DRefSig) erzeugt und
▪ wobei der Phasendetektor (PHD) das geteilte Frequenzsignal (DFS) mit dem geteilten Referenzfrequenzsignal (DRefSig) vergleicht und ein Phasendifferenzsignal (PHDS) erzeugt und
▪ wobei der Regler (CTR) aus dem Phasendifferenzsignal (PHDS) das Steuersignal (STS) erzeugt und
▪ wobei der Wellenformgenerator (WFG) in Abhängigkeit von dem Frequenzsignal (FS) das Modulationssignal (S5) erzeugt.

Beschreibung der Figuren
Figur 1
1 zeigt eine einfache schematische Skizze der Hauptteile des Aufbaus, bestehend aus einer Laserquelle als Pumpstrahlungsquelle (LD) und einer Fotodetektor (PD) in Form einer Fotodiode. Eine Modulationssignalquelle in Form eines Wellenformgenerators (WFG) moduliert den Laser. Der Laser ist die Pumpstrahlungsquelle (LD). Ein Wellenformgenerator (WFG) als Modulationssignalquelle liefert das Modulationssignal (S5) zum Pulsen des Lasers der Pumpstrahlungsquelle (LD). Die Modulationssignalquelle in Form des Wellenformgenerators (WFG) liefert einem Lock-in-Verstärker (LIA) ein Modulationssignal (S5) als Referenzsignal. In Abhängigkeit von der Intensität der empfangenen Strahlung erzeugt der Fotodetektor (PD) ein Empfangssignal (S0). Der Lock-in-Verstärker (LIA) extrahier aus dem Empfangssignal (S0) den Pegel des Signalanteils des Empfangssignals (S0), der mit dem Modulationssignal (S5) korreliert. In dem Beispiel der 1 digitalisiert der Lock-In-Verstärker (LIA) diesen Pegel. Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) kann über den internen Datenbus (INTDB) der Steuervorrichtung (STV), die Motor Daten Bus Schnittstelle (MDBIF) und den vorrichtungsinternen Datenbus (MDB) den Lock-In-Verstärker (LIA), die Pumpstrahlungsquelle (PD) und den Wellenformgenerators (WFG) steuern. Auch kann der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) über den internen Datenbus (INTDB) der Steuervorrichtung (STV), die Motor Daten Bus Schnittstelle (MDBIF) und den vorrichtungsinternen Datenbus (MDB) die ermittelten Pegelwerte des Lock-In-Verstärkers in dem Beispiel der 1 abfragen und beispielsweise über einen externen Datenbus (EXTDB) anderen ggf. übergeordneten Rechnersystemen zur Verfügung stellen. Die Pumpstrahlungsquelle (LD) emittiert Pumpstrahlung (LB). Bevorzugt handelt es sich bei der Pumpstrahlung um einen Laserstrahl. Ein Pumpen mit einem nicht kohärenten Lichtstrahl ist möglich. Die Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungsquelle (PD) passiert in dem Beispiel der 1 einen dichroitischen Strahlteiler (DBS). Ein optisches System speist die Pumpstrahlung in den Lichtwellenleiter (LWL) ein. Nach Durchgang durch den Lichtwellenleiter koppelt das Faserende des Lichtwellenleiters (LWL) bevorzugt mittels eines optischen Auskoppelsystems die Pumpstrahlung (LB) wieder aus und bestrahlt den Kristall (HDNV). In dem Beispiel der 1 soll der Kristall (HDNV) beispielhaft ein Kristall (HDNV) mit einer zumindest bereichsweise extrem hohen Dichte an paramagnetischen Zentren sein. Bevorzugt sollen die paramagnetischen Zentren in dem Beispiel der 1 NV-Zentren sein. Der Kristall (HDNV) soll in dem Beispiel der 1 also bevorzugt ein HD-NV-Diamanten (HD-NV) sein oder einen HD-NV-Diamantbereichen umfassen. Die paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) emittieren bei Bestrahlung mit der Pumpstrahlung (LB) einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl). Ein Teil dieser Fluoreszenzstrahlung koppelt in den Lichtwellenleiter (LWL) wieder ein. Die Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) tritt am anderen Ende des Wellenleiters wieder aus und passiert wieder das optische System zum Einspeisen der Pumpstrahlung (LB) in den Lichtwellenleiter (LWL) in umgekehrter Richtung. Der dichroitischer Strahlteiler (DBS) trennt die optische Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungsquelle (LD) und die Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV9. Im Falle eines HD-NV-Diamanten als Kristall (HDNV) trennt der dichroitischer Strahlteiler (DBS) die optische Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungsquelle (LD) und die Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren des HD-NV-Diamanten (HDNV). Der Kristall (HDNV) ist in einem beispielhaften Zweikreisgoniometer (MEMSG) als Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) zur Ausrichtung des Kristalls (HDNV) montiert. Das Zweikreisgoniometer umfasst in dem Beispiel der 1 den Diamanthalter (DMT), eine Rotationsvorrichtung (RT) und einen Halter (HLT). Die Vorrichtung der 1 ist also ein beispielhaftes Zweikreisgoniometer (MEMSG). In dem Beispiel der 1 kann die Rotationsvorrichtung (RT) den Diamanthalter (DMT) um eine Y-Achse (AXy) verdrehen. Der Kristall (HDNV) mit dem oder den paramagnetischen Zentren oder mit dem Paar oder den Paaren paramagnetischer Zentren ist bevorzugt fest mit dem Diamanthalter (DH) verbunden. Der Kristall kann ein Diamant (HDNV) sein oder einen solchen umfassen. Der Kristall kann ein HD-NV-Diamant (HDNV) sein oder einen solchen beispielsweise als Kristallbereich, also einem HD-NV-Diamantbereich, umfassen. Der Kristall (HDNV) kann ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von paramagnetischen Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten paramagnetischen Zenten umfassen. Der Kristall (HDNV) kann ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von NV-Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten NV-Zenten umfassen. Der Kristall (HDNV) kann ein oder mehrere SiV-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von SiV-Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten SiV-Zenten umfassen. Der Kristall (HDNV) kann ein oder mehrere GeV-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von GeV-Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten GeV-Zenten umfassen. Der Kristall (HDNV) kann ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von ST1-Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten ST1-Zenten umfassen. Der Kristall (HDNV) kann ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte Paare von TR12-Zentren und/oder einen oder mehrere Cluster aus gekoppelten TR12-Zenten umfassen.
Der Diamanthalter (DH) ist bevorzugt und in der 1 beispielhaft mechanisch drehbar um eine Y-Achse (AXy) mit der Rotationsvorrichtung (RT) verbunden. Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) übermittelt einer Y-Achsen-Motorsteuerung (GDy) für die Y-Achse (AXy) der Ausrichtvorrichtung einen Einstellwert als einen Ausrichtungsparameter. Die Y-Achsen-Motorsteuerung (GDy) veranlasst dann die Rotationsvorrichtung (RT) den Diamanthalter (DH) um die Y-Achse (AXy) zu verdrehen. Bevorzugt verdreht die Rotationsvorrichtung (RT) den Diamanthalter (DH) dann um einen vom Rechnerkern (CPU) der Motorsteuerung (GDy) für die Y-Achse (AXy) als einen Ausrichtungsparameter vorgegebenen Winkelbetrag um die Y-Achse (AXy) in eine ebenfalls vom Rechnerkern (CPU) der Motorsteuerung (GDy) für die Y-Achse (AXy) als einen Ausrichtungsparameter vorgegebene Drehrichtung.
Die Rotationsvorrichtung wiederum ist in dem Beispiel der 1 mechanisch drehbar um eine Z-Achse (AXz) mit dem Halter (HLT) verbunden. Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) übermittelt einer Z-Achsen-Motorsteuerung (GDz) für die Z-Achse (AXz) der Ausrichtvorrichtung als einen Ausrichtungsparameter einen zweiten Einstellwert. Die Z-Achsen-Motorsteuerung (GDz) veranlasst dann den Halter (HLT) die Rotationsvorrichtung (RT) um die Z-Achse (AXz) zu verdrehen. Bevorzugt verdreht der Halter (HLT) die Rotationsvorrichtung (RT) dann um einen vom Rechnerkern (CPU) der Z-Achsen-Motorsteuerung (GDz) für die Z-Achse (AXz) als einen Ausrichtungsparameter vorgegebenen Winkelbetrag um die Z-Achse (AXz) in eine ebenfalls vom Rechnerkern (CPU) der Z-Achsen-Motorsteuerung (GDz) für die Z-Achse (AXz) als einen Ausrichtungsparameter vorgegebene Drehrichtung.
Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) der Vorrichtung der 1 stellt die Ausrichtungsvorrichtung (DMT, RT, HLT) entsprechend vorgegebener Ausrichtungsparameter ein.
Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) nutzt eine X-Magnetfeldsteuerung (MFSx) der magnetischen Flussdichte B in X-Richtung für die X-Magnetfeldgeneratorspule (MGx) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in X-Richtung. Die X-Magnetfeldsteuerung (MFSx) bestromt die X-Magnetfeldgeneratorspule (MGx) und erzeugt so eine magnetischen Flussdichte B in X-Richtung. Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) steuert über den internen Datenbus (INTDB), die Motor Daten Bus Schnittstelle (MDBIF) und den vorrichtungsinterner Datenbus (MDB) die X-Magnetfeldsteuerung (MFSx). Typischerweise steuert der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die X-Magnetfeldsteuerung (MFSx) in der Art, dass diese die X-Magnetfeldgeneratorspule (MGx) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in X-Richtung mit einem entsprechenden elektrischen Strom bestromt. Mit Hilfe eines beispielhaften Sensorelements (MSx) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in X-Richtung kann der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Stärke der realen magnetischen Flussdichte B in X-Richtung erfassten. In der Regel dürfte die Genauigkeit des beispielhaften Sensorelements (MSx) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in X-Richtung nicht so präzise, wie die Empfindlichkeit der Fluoreszenzmerkmale gegenüber Fehlausrichtungen des der Richtung der magnetischen Flussdichte B gegenüber dem Kristall (HDNV) sein. Daher wird der Rechnerkern (CPU) letztlich über diesen Regelkreis (MFSx, MGx, MSX) nur eine Grobeinstellung der magnetischen Flussdichte B in X-Richtung vornehmen und dann mittels eines iterativen und Scan-basierenden Suchverfahrens das Extremum des anvisierten Fluoreszenzmerkmals suchen.
Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) nutzt eine Y-Magnetfeldsteuerung (MFSy) der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung für die Y-Magnetfeldgeneratorspule (MGy) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung. Die Y-Magnetfeldsteuerung (MFSy) bestromt die Y-Magnetfeldgeneratorspule (MGy) und erzeugt so eine magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung. Die Y-Magnetfeldgeneratorspule (MGy) für die Erzeugung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung ist in der 1 nur als einfacher Kreis angedeutet. Dies dient der besseren Übersichtlichkeit. In der 1 ist die Achse der Y-Magnetfeldgeneratorspule (MGy) für die Erzeugung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung senkrecht zur Oberfläche der 1 zu denken. Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) steuert über den internen Datenbus (INTDB), die Motor Daten Bus Schnittstelle (MDBIF) und den vorrichtungsinterner Datenbus (MDB) die Y-Magnetfeldsteuerung (MFSy). Typischerweise steuert der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Y-Magnetfeldsteuerung (MFSy) in der Art, dass diese die Y-Magnetfeldgeneratorspule (MGy) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung mit einem entsprechenden elektrischen Strom bestromt. Mit Hilfe eines beispielhaften Sensorelements (MSy) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung kann der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Stärke der realen magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung erfassten. In der Regel dürfte die Genauigkeit des beispielhaften Sensorelements (MSy) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung nicht so präzise, wie die Empfindlichkeit der Fluoreszenzmerkmale gegenüber Fehlausrichtungen des der Richtung der magnetischen Flussdichte B gegenüber dem Kristall (HDNV) sein. Daher wird der Rechnerkern (CPU) letztlich über diesen Regelkreis (MFSy, MGy, MSY) nur eine Grobeinstellung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung vornehmen und dann mittels eines iterativen und Scan-basierenden Suchverfahrens das Extremum des anvisierten Fluoreszenzmerkmals suchen;
Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) nutzt eine Z-Magnetfeldsteuerung (MFSz) der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung für die Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung. Die Z-Magnetfeldsteuerung (MFSz) bestromt die Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) und erzeugt so eine magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung. Der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) steuert über den internen Datenbus (INTDB), die Motor Daten Bus Schnittstelle (MDBIF) und den vorrichtungsinterner Datenbus (MDB) die Y-Magnetfeldsteuerung (MFSz). Typischerweise steuert der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Z-Magnetfeldsteuerung (MFSz) in der Art, dass diese die Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung mit einem entsprechenden elektrischen Strom bestromt. Mit Hilfe eines beispielhaften Sensorelements (MSz) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung kann der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Stärke der realen magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung erfassten. In der Regel dürfte die Genauigkeit des beispielhaften Sensorelements (MSz) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung nicht so präzise, wie die Empfindlichkeit der Fluoreszenzmerkmale gegenüber Fehlausrichtungen des der Richtung der magnetischen Flussdichte B gegenüber dem Kristall (HDNV) sein. Daher wird der Rechnerkern (CPU) letztlich über diesen Regelkreis (MFSz, MGz, MSZ) nur eine Grobeinstellung der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung vornehmen und dann mittels eines iterativen und Scan-basierenden Suchverfahrens das Extremum des anvisierten Fluoreszenzmerkmals suchen;
Die Beispielhafte Vorrichtung der 1 umfasst beispielhaft des Weiteren eine Ladevorrichtung (LDV). Die Ladevorrichtung (LDV) der 1 dient der elektrischen Versorgung der quantentechnologischen Vorrichtung der 1 in zweiten Zeiträumen.
In diesen zweiten Zeiträumen führt der Rechnerkern (CPU) der Steuerungsvorrichtung (STV) der quantentechnologischen Vorrichtung der 1 bevorzugt keine quantentechnologischen Verfahren durch Vermessung von Eigenschaften der Fluoreszenzstrahlung (FL) durch. Die Ladevorrichtung (LDV) lädt in diesen zweiten Zeiträumen bevorzugt eine Energiereserve (BENG) mit elektrischer Energie.
In ersten Zeiträumen, die sich mit den zweiten Zeiträumen zeitlich nicht überschneiden, führt der Rechnerkern (CPU) der Steuerungsvorrichtung (STV) der quantentechnologischen Vorrichtung der 1 bevorzugt jedoch quantentechnologischen Verfahren durch Vermessung von Eigenschaften der Fluoreszenzstrahlung (FL) durch. Die Ladevorrichtung (LDV) lädt in diesen zweiten Zeiträumen bevorzugt die Energiereserve (BENG) typischerweise nicht mit elektrischer Energie.
In den ersten Zeiträumen trennt die Trennvorrichtung (TS) bevorzugt die Ladevorrichtung (LDV) von der Energiereserve (BENG). Die Energiereserve (BENG) versorgt dann in den ersten Zeiträumen die empfindlichen Vorrichtungsteile der Vorrichtung der 1 mit störungsarmer elektrischer Energie besserer Qualität.
In den zweiten Zeiträumen verbindet die Trennvorrichtung (TS) bevorzugt die Ladevorrichtung (LDV) mit der Energiereserve (BENG), sodass die Ladevorrichtung (LDV) die Energiereserve (BENG) laden kann. Typischerweise versorgt in diesen zweiten Zeiträumen die Ladevorrichtung (LDV) die Energiereserve (BENG) und die empfindlichen Vorrichtungsteile der Vorrichtung der 1 mit elektrischer Energie geringerer Qualität da die Spannungspergel und Stromwertverläufe der Ausgänge der Ladevorrichtung (LDV) typischerweise Transienten des Stromnetzes und anderer Verbraucher aufweisen.
Ein Spannungsregler (SRG) entnimmt in den ersten Zeiträumen, in denen die Ladevorrichtung (LDV) die quantentechnologische Vorrichtung nicht mit elektrischer Energie versorgt, störungsarme elektrische Energie aus der Energiereserve (BENG) und passt die entnommene Spannung bzw. die entnommenen Spannungen and die von den Vorrichtungsteilen der quantentechnologischen Vorrichtung benötigten Versorgungsspannungen an. Typischerweise entnimmt der Spannungsregler (SRG) in den zweiten Zeiträumen, in denen die Ladevorrichtung (LDV) die quantentechnologische Vorrichtung mit elektrischer Energie versorgt, elektrische Energie geringerer Qualität aus der Energiereserve (BENG) und/oder aus den Ausgängen der Ladevorrichtung (LDV) und passt wie zuvor weiterhin die entnommene Spannung bzw. die entnommenen Spannungen and die von den Vorrichtungsteilen der quantentechnologischen Vorrichtung benötigten Versorgungsspannungen an. Der Spannungsregler (SRG) kann mehrere Spannungsregler (SRG) umfassen. Ggf. und weniger bevorzugt versorgt der Spannungsregler (SRG) zeitweise ein oder mehrere Teile der quantentechnologischen Vorrichtung der 1 auch in ersten Zeiträumen mit elektrischer Energie, wenn die quantentechnologische Vorrichtung ein quantentechnologisches Verfahren ausführt.
Bevorzugt steuert der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Ladevorrichtung (LDV), die Trennvorrichtung (TS) und den Spannungsregler und erfasst und überwacht deren Parameter und die Paarmeter der Energiereserve (BENG).
Figur 2
2 zeigt die normierte Fluoreszenzintensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) eine HD-NV-Diamanten in Abhängigkeit von dem Betrag der magnetischen Flussdichte B. Die Richtung der Magnetischen Flussdichte B ist präzise zur <111>-Kristallrichtung des HD-NV-Diamanten (HDNV) ausgerichtet. Der Messaufbau entspricht dem Messaufbau der 1. Der Wert der Fluoreszenzintensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ist auf den Plateauwert der Fluoreszenzintensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) bei einem Betrag der magnetischen Flussdichte B von 8mT normiert.
Zum Vergleich ist eine glatte Kurve mit den theoretischen Fluoreszenzintensitätswerten Wert der Fluoreszenzstrahlung (FL) basierend auf einem einfachen Modell eingetragen. Dieses einfache Modell (einfaches Modell) geht von einem Ensemble aus einer Vielzahl von NV-Zentren in dem Diamant in tetraedrischer Symmetrie ohne Kopplung aus.
Die Kurve zeigt fünf Bereiche, in denen die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) zurückgeht. Das GSLAC-Minimum (E_102.4,0) bei ca. 102.4mT ist in den 4 und 5 genauer dargestellt. Das Minimum (E_34.0,0) der Resonanz eines äquivalenten NV-NV-Paares bei ca. 34 mT ist in den 6, 7 und 8 genauer dargestellt. Das Minimum (E_9.5,0) bei ca. 9,5 mT ist in den 9, 10 und 11 genauer dargestellt. Darüber hinaus zeigt die Kurve auch das Fluoreszenzintensitätsminimum (E_51.0,0) der NV-P1-Resonanz bei ca. 51,0 mT. Des Weiteren zeigt die Kurve auch das Fluoreszenzintensitätsminimum (E_59.5,0) der nicht äquivalenten NV-NV-Resonanz bei ca. 59,5 mT.
Wichtig ist, dass diese Fluoreszenzmerkmale nur bei Ausrichtung der Richtung der magnetischen Flussdichte B gegenüber dem Kristall (HDNV) messbar sind. Durch die hohe Dichte der NV-zentren in dem Diamanten (HDNV), an dem die Messungen vorgenommen wurden, ist die Wahrscheinlichkeit für die Kopplung zweier gleich ausgerichteter NV-Zentren und die Wahrscheinlichkeit für eine NV-NV-Kopplung erhöht, da der mittlere Abstand zwischen zwei verschiedenen NV-Zentren durch die hohe Dichte an NV-Zentren verringert wird. In diesem Zusammenhang verweist die hier vorgelegte Schrift auf die Schrift
Die bevorzugte Methode zur Herstellung von Diamanten (HDNV) mit hoher NV-Zentrumsdichte ist, das Bestrahlen der Diamanten mit Teilchen hoher Energie gemäß der WO 2021 013 308 A1 . Dort ist die Schlüsseltechnologie zur Herstellung von HD-NV-Diamanten (HDNV) detailliert beschrieben. Bevorzugt findet die Bestrahlung in einem Quarzgefäß statt, in dem dann die Diamanten in Form der Diamantrohlinge für die Bestrahlung platziert werden. Das Quarzgefäß ist bevorzugt oben für den Eintritt des Partikelstrahls geöffnet. In die Diamanten oder an den Diamanten wird während der Bestrahlung bevorzugt ein Temperaturfühler, beispielsweise ein Thermoelement, eingebracht bzw. eingebracht, um einen Ist-Temperaturwert für die Regelung der Prozessierungstemperatur der Diamanten während der Bestrahlung zu erhalten. Bevorzugt werden der Diamant bzw. die Diamanten mit Elektronen bestrahlt, da diese bei ausreichend hoher Energie die Diamanten komplett einigermaßen homogen durchdringen können. Dabei ist bevorzugt die Energie der Elektronen des Elektronenstrahls größer als 500keV und/oder größer als 1 MeV und/oder größer als 3 MeV und/oder größer als 4 MeV und/oder größer als 5 MeV und/oder größer als 6 MeV und/oder größer als 7 MeV und/oder größer als 9 MeV und/oder größer als 10 MeV und/oder größer als 10 MeV, wobei eine Energie von I0 MeV derzeit als Optimum in der zur Ausarbeitung der hier vorgelegten Schrift benutzten Anlage eindeutig am stärksten bevorzugt ist. Eine Energie der Partikel von mehr als 20 MeV sollte vermieden werden, da ansonsten eine radioaktive Aktivierung des Diamantmaterials erfolgen kann. Die Bestrahlungsdosis für diese Bestrahlung mit Elektronen liegt bevorzugt zwischen 5*10¹⁷ cm^-2 und 2*10¹⁸cm^-2, zumindest aber unter 10¹⁹cm^-2. Wichtig ist, dass dabei die Temperatur des oder der Diamanten während der Bestrahlung mit diesen Elektronen durch eine Temperaturregelung bei einer Temperatur größer 600°C und/oder größer 700°C und/oder größer 800°C und kleiner 900°C und/oder kleiner 1000°C und/oder kleiner 1000°C und/oder kleiner 1200°C liegt. Bevorzugt liegt die optimale Temperatur jedoch gemäß den Erfahrungen bei der Ausarbeitung dieser Erfindung zwischen 800°C und 900°C. Mit anderen Temperaturen stellen sich andere Zentren im Diamant bevorzugt ein. Bei der Temperaturregelung muss die Heizung durch den ersten Heizenergiestrom einer typischerweise vorhandenen externen Heizung und den zweiten Heizenergiestrom der typischerweise allerdings vernachlässigten Aufheizung durch den Elektronenstrahlstrom beachtet werden. Der Heizung durch diese Heizenergieströme steht der Kühlenergiestrom der Kühlung durch Wärmeableitung in eine Wärmesenke gegenüber. Der Strahlstrom des elektrischen Stroms dieser Elektronen des Elektronenstrahls wird nun bevorzugt so eingestellt bzw. eingeregelt, dass die Bestrahlungsdauer zum Erreichen der obigen Bestrahlungsdosis mindestens 0,05 Tage und/oder mindestens 0,5 Tage und/oder mindestens 1 Tag und/oder mindestens 2 Tage und/oder mindestens 4 Tage und/oder mindestens 8 Tage beträgt. Bei der Ausarbeitung wurden für sehr erfolgreiche Versuche 2 Tage Bestrahlungsdauer verwendet. Bevorzugt wird wg. der Kosten einer solchen Anlage ein gepulster Linearbeschleuniger (Linac für „linear accelerator“) für die Bestrahlung mit einem bauartbedingt gepulsten Elektronenstrom verwendet. Die Heizenergie des Elektronenstrahls wird durch die Energie der Elektronen und den mittleren Strahlstrom bestimmt. Die während der Bestrahlung zugeführte Heizenergie wird über den besagten thermischen Ableitwiderstand in eine Wärmesenke abgeleitet. Die zugeführte Gesamtheizenergie wird bevorzugt mittels eines Thermofühlers, der die Temperatur der der Diamantrohlinge während der Bestrahlung erfasst, und mittels eines Reglers, der einen, bevorzugt den wesentlichen Heizenergiestrom steuert, so geregelt, dass sich eine gewünschte Prozessierungstemperatur der Diamanten innerhalb eines Zieltemperaturbandes um die Zieltemperatur herum für die Diamantrohlinge während der Bestrahlung einstellt. Bevorzugt wird der geregelte Heizenergiestrom, der die Diamantrohlinge während der Bestrahlung heizt, ganz oder in Teilen zumindest zeitweise zur Gänze oder in Teilen pulsmoduliert. D.h. er wird in Heizpulsen zugeführt. D.h. er schwankt über die Zeit gepulst zwischen einem ersten Energiestromwert, der den Diamantrohlingen in einem ersten Zeitraum einer zeitlichen Pulsperiode der Pulsmodulation zugeführt wird, und einem zweiten Energiestromwert, der den Diamantrohlingen in einem zweiten Zeitraum der zeitlichen Pulsperiode der Pulsmodulation während der Bestrahlung zugeführt wird. Der erste Energiestromwert ist dabei bevorzugt von dem zweiten Energiestromwert verschieden. Bevorzugt regelt der Regler, der bevorzugt ein PI oder PID-Regler ist, über die Einstellung der Heizpulsamplitude, der Heizpulsweite, des Heizpulsabstands oder des Tastverhältnisses (Duty-Cycle) der Pulsmodulation der Heizpulse, also durch eine Methode der Pulsmodulation die Temperatur ein. Dies umfasst ausdrücklich auch, dass der Regler, die Einstellung der Heizpulsamplitude, der Heizpulsweite, des Heizpulsabstands oder des Tastverhältnisses (Duty-Cycle) der Pulsmodulation der Heizpulse, also die Pulsmodulation, dadurch erreicht, dass er die Pulse des Stahlstroms regelt. Der Duty-Cycle wird auch als Tastgrad bezeichnet. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der Diamant lokal während der Bestrahlung extrem heiß wird, ohne zu graphitisieren. Diese Temperaturen entstehen nicht an der Oberfläche des Diamanten, sondern innerhalb des Bereichs des Diamanten im Innern des Diamanten, der durch den Strahlstrom durchdrungen wird. Diese hohen Temperaturen erhöhen kurzfristig die Mobilität der Fehlstellen und Stickstoffatome. Dies erleichtert die Bildung der NV-Zentren. Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann je nach Stickstoff- und Wasserstoffgehalt der Diamantrohlinge vor der Bestrahlung Diamant mit einer NV-Zentren-Dichte von mehr als 500ppm und/oder von mehr als 200ppm und/oder von mehr als 100 ppm und/oder von mehr als 50ppm und/oder von mehr als 20ppm und/oder von mehr als 10 ppm und/oder von mehr als 5 ppm und/oder von mehr als 2ppm und/oder von mehr als 1ppm und/oder mehr als 0,1ppm und/oder mehr als 0,01ppm und/oder von mehr als 10^-3ppm und/oder von mehr als 10^-4ppm und/oder von mehr als 10^-5ppm und/oder von mehr als 10^-6ppm bezogen auf die Anzahl der Kohlenstoffatome pro Volumeneinheit hergestellt werden. Solche Diamanten eignen sich besonders als Sensorelemente der vorgeschlagenen Vorrichtungen und für andere quantentechnologische Vorrichtungen.
Bevorzugt wird bei der Bestrahlung die typischerweise LINAC spezifisch unvermeidliche Pulsation des Elektronenstrahls und damit auch dessen Heizenergie durch eine Regelung stabilisiert, um vorhersagbare Ergebnisse zu erzielen. Statt der Bestrahlung mit Elektronen kann auch die Bestrahlung mit Protonen oder Helium-Kernen oder anderen Partikeln, z.B. Neutronen vorgenommen werden, die den Diamanten dann ggf. wegen der geringeren Eindringtiefe nur oberflächlich mit NV-Zentren versehen, was vorteilhaft sein kann. Ein solcher Diamant zeigt dann unabhängig von der Art der verwendeten Partikel dann Spuren einer Bestrahlung mit Partikeln, insbesondere mit Elektronen und/oder Protonen und/oder Helium. In einer Ausprägung ist bevorzugt der bereitgestellte Diamant oder eine epitaktische Schicht ausreichender Dicke auf zumindest einer Oberfläche des Diamanten isotopenrein. Hierbei bedeutet „isotopenrein“ im Sinne dieser Schrift, dass mehr als 99,5% der Atome des Diamanten einem Kohlenstoffisotop, vorzugsweise dem Kernspin freien ¹²C-Isotop, zugeordnet werden können. Dies führt zu wenigen störenden Kernspins von C-Atomen. Die Dicke einer epitaktischen Schicht ist dann ausreichend, wenn sich die paramagnetischen Zentren (NV1) in dieser Schicht so verhalten, als wäre der sie umgebende Diamant zur Gänze isotopenrein. Bevorzugt wird die hohe Dichte der paramagnetischen Zentren (NV1) nur in einem kleinen Volumen innerhalb des Sensorelements, beispielsweise des Diamanten, mit bevorzugt hoher Intensität der Pumpstrahlung (LB) realisiert, da die Nichtlinearität der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren, ansonsten zu einer Verringerung des Kontrasts führten würde. Abschließend sollte noch erwähnt werden, dass die Bestrahlung auch nur lokal erfolgen kann. Sind in einem Diamanten beispielsweise die Stickstoffatome beispielsweise durch Ionenimplantation nur in einer dünnen Ebene eingebracht worden, so kann der Elektronenstrahl nur längs voneinander beabstandeter Durchstrahlungsachsen den Kristall durchstrahlen. Ähnliches ist für andere Materialien und Zentren möglich, wenn diese durch Ionenimplantation gefolgt von Elektronen- oder Partikelbestrahlung hergestellt werden können. Nur an den Kreuzungspunkten zwischen diesen Durchstrahlungsachsen und der Schicht implantierter Stickstoffatome bilden sich im Beispiel von NV-Zentren in Diamant dann paramagnetische Zentren bei richtiger Wahl der Parameter. Auf diese Wiese können beispielsweise Übergitter aus Gruppen paramagnetischer Zentren gebildet werden. Dabei kann jede Gruppe paramagnetischer Zentren in diesem Übergitter ein Material darstellen, dass eine hohe Dichte an paramagnetischen Zentren innerhalb der jeweiligen Gruppe aufweist. Im Fall von Gruppen von NV-Zentren in Diamant handelt es sich bei dem Material der Gruppen der NV-Zentren somit bevorzugt um HD-NV-Diamant, der bevorzugt innerhalb der jeweiligen Gruppe eine Dichte an NV-Zentren von mehr als 10 ppm oder besser mehr als 20ppm aufweist.
Figur 3
3 zeigt die Differenz der experimentell gewonnenen Daten und Modellrechnungen aus 2 minus der Modellkurve (einfaches Modell) und die Hauptfluoreszenzmerkmale (E_0.5,0, E_9.5,0, E_34,0, E_51,0, E_59.5,0, E_102.4,0).
Figur 4
4 zeigt herausvergrößert aus 3 die GSLAC-Resonanz (E_GSLAC,13C) und deren Wechselwirkung mit den nuklearen Spins benachbarter ¹³C Atomkerne mit den entsprechenden Nebenfluoreszenzmerkmalen (E_102.4,9a, E_102.4,8a, E_102.4,7a, E_102.4,6a, E_102.4,5a, E_102.4,4a, E_102.4,3a, E_102.4,2a, E_102.4,1a, E_102.4,1b, E_102.4,2b, E_102.4,3b, E_102.4,4b, E_102.4,5b, E_102.4,6b, E_102.4,7b, E_102.4,8b, E_102.4,9b) und dem Hauptfluoreszenzmerkmal (E_102.4,0).
Figur 5
5 zeigt eine Tabelle der aus der 4 in etwa entnehmbaren Werte. Die hier vorgelegte Schrift weist darauf hin, dass im Falle einer Nacharbeit der hier vorgelegten Schrift, die exakten Werte mit ggf. besserem Equipment noch einmal nachgemessen werden sollten.
Figur 6
6 zeigt herausvergrößert aus 3 den Wert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (LB) in Abhängigkeit von dem Betrag einer externen magnetischen Flussdichte B mit der externen magnetischen Flussdichte B bei ≈29 mT bis 38 mT. Hierbei ist die Richtung der magnetischen Flussdichte B parallel zur <111> Richtung des Diamanten (HDNV) ausgerichtet. Der dargestellte Wert der den Wert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (LB) ist auf den Wert bei 29 mT normiert.
Figur 7
7 zeigt den Wert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) aus 6 subtrahiert minus des linearen Offsets der 6 (exp), gefittet durch eine symmetrische Multi-Gauß-Funktion (fit) mit Zentrum bei 34,0 mT mit den entsprechenden Nebenfluoreszenzmerkmalen (E_34,11a, E_34,10a, E_34,9a, E_34,8a, E_34,7a, E_34,6a, E_34,5a, E_34,4a, E_34,3a, E_34,2a, E_34,1a, E_34,1b, E_34,2b, E_34,3b, E_34,4b, E_34,5b, E_34,6b, E_34,7b, E_34,8b, E_34,9b, E_34,10b, E_34,11b, E_34,12b, E_34,13b) und dem Hauptfluoreszenzmerkmal (E_34,0,).
Figur 8
8 zeigt eine Tabelle der aus der 6 in etwa entnehmbaren Werte. Die hier vorgelegte Schrift weist darauf hin, dass im Falle einer Nacharbeit der hier vorgelegten Schrift, die exakten Werte mit ggf. besserem Equipment noch einmal nachgemessen werden sollten.
Figur 9
9 zeigt herausvergrößert aus 3 den Wert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Abhängigkeit von dem Betrag einer externen magnetischen Flussdichte B mit der externen magnetischen Flussdichte B bei ≈0 mT bis 14 mT. Hierbei ist die Richtung der magnetischen Flussdichte B parallel zur <111> Richtung des Diamanten (HDNV) ausgerichtet. Der dargestellte Wert, der den Wert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (LB) zeigt, ist auf den Wert bei 0 mT normiert. Die gerade Linie (extr) zeigt eine lineare Extrapolation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL), die als Subtraktionslinie für die experimentellen Daten (exp) dient, um die Resonanzlinien visuell zu verdeutlichen.
Figur 10
10 zeigt den Wert der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) aus 9 subtrahiert minus des linearen Offsets der 9 (exp), mit Zentrum bei 9,5 mT (genauer 9,38mT) mit den entsprechenden Nebenfluoreszenzmerkmalen (E_9.5,8a, E_9.5,7a, E_9.5,6a, E_9.5,5a, E_9.5,4a, E_9.5,3a, E_9.5,2a, E_9.5,1a, E_9.5,1b, E_9.5,2b, E_9.5,3b, E_9.5,84b, E_9.5,5b, E_9.5,6b) und dem Hauptfluoreszenzmerkmal (E_9.5,0).
Figur 11
11 zeigt eine Tabelle der aus der 10 in etwa entnehmbaren Werte. Die hier vorgelegte Schrift weist darauf hin, dass im Falle einer Nacharbeit der hier vorgelegten Schrift, die exakten Werte mit ggf. besserem Equipment noch einmal nachgemessen werden sollten.
Figur 12
12 zeigt die winkelabhängigen Fluoreszenzmessungen für 0 mT bis 111 mT (12) in Abhängigkeit vom Winkel der Fehlausrichtung. Die hier vorgelegte Schrift offenbart somit, dass die Fehlausrichtung zwischen der Richtung der magnetischen Flussdichte B und der <111> Richtung des Kristalls (HDNV), insbesondere des hier vermessenen Diamantkristalls, oder einer kristallografisch äquivalenten Kristallrichtung des Kristalls (HDNV), insbesondere des hier vermessenen Diamantkristalls, kleiner als 10°, besser kleiner als 5°m Besser kleiner als 2°, Besser kleiner als 1°, besser kleiner 30', besser kleiner 15', besser kleiner 10', besser kleiner 5', besser kleiner 2', besser kleiner 1', besser kleiner 30", besser kleiner 15", besser kleiner 10", besser kleiner 5", besser kleiner 2", besser kleiner 1" sein sollte. Ist diese Ausrichtung nicht gegeben, so sind die Fluoreszenzmerkmale der hier vorgelegten Schrift nicht beobachtbar und stehen dementsprechend nicht für die technische Nutzung zur Verfügung.
13 zeigt die winkelabhängigen Fluoreszenzmessungen für 30 mT bis 39 mT (13). Die hier vorgelegte Schrift offenbart somit, dass die Fehlausrichtung zwischen der Richtung der magnetischen Flussdichte B und der <111> Richtung des Kristalls (HDNV), insbesondere des hier vermessenen Diamantkristalls, oder einer kristallografisch äquivalenten Kristallrichtung des Kristalls (HDNV), insbesondere des hier vermessenen Diamantkristalls, kleiner als 10°, besser kleiner als 5°m Besser kleiner als 2°, Besser kleiner als 1°, besser kleiner 30', besser kleiner 15', besser kleiner 10', besser kleiner 5', besser kleiner 2', besser kleiner 1', besser kleiner 30", besser kleiner 15", besser kleiner 10", besser kleiner 5", besser kleiner 2", besser kleiner 1" sein sollte. Ist diese Ausrichtung nicht gegeben, so sind die Fluoreszenzmerkmale der hier vorgelegten Schrift nicht beobachtbar und stehen dementsprechend nicht für die technische Nutzung zur Verfügung.
Figur 14
14 zeigt den winkelabhängigen Fluoreszenzkontrast (PLC) für verschiedene Fluoreszenzmerkmale, die aus den Daten der 13 und 14 extrahiert wurden (14). Die hier vorgelegte Schrift offenbart somit, dass die Fehlausrichtung zwischen der Richtung der magnetischen Flussdichte B und der <111> Richtung des Kristalls (HDNV), insbesondere des hier vermessenen Diamantkristalls, oder einer kristallografisch äquivalenten Kristallrichtung des Kristalls (HDNV), insbesondere des hier vermessenen Diamantkristalls, kleiner als 20°, kleiner als 10°, besser kleiner als 5°m Besser kleiner als 2°, Besser kleiner als 1°, besser kleiner 30', besser kleiner 15', besser kleiner 10', besser kleiner 5', besser kleiner 2', besser kleiner 1', besser kleiner 30", besser kleiner 15", besser kleiner 10", besser kleiner 5", besser kleiner 2", besser kleiner 1" sein sollte. Ist diese Ausrichtung nicht gegeben, so sind die Fluoreszenzmerkmale der hier vorgelegten Schrift nicht beobachtbar und stehen dementsprechend nicht für die technische Nutzung zur Verfügung.
Figur 15
15 zeigt die Verschiebung des Minimums des 34,0 mT-Minimums (E_34.0,0) der berechneten und gemessene Magnetfeldfehlausrichtung der magnetischen Flussdichte B gegenüber der <111> Kristallrichtung des Diamanten. Es handelt sich um das 34,0 mT-Fluoreszenzmerkmal (E_34.0,0).
Offensichtlich hängt der Betrag der magnetischen Flussdichte B, bei der das Minimum auftritt, von dem Winkel der Fehlausrichtung ab.
Figur 16
16 zeigt eine dreidimensionale Illustration des Aufbaus der 1 für die winkel- und magnetfeldabhängigen Fluoreszenzmessungen des fasergekoppelten Diamanten. Der Messaufbau umfasst u.a. in diesem Beispiel zwei piezogetriebenen Rotationstische (DMT, RT), die in einem Magnetfeldspulensystem (MGz) montiert sind. Ein Lichtwellenleiter (LWL) mit dem Diamanten (HDNV) an seinem Ende ist über einen Lichtwellenleiter (LWL) als Halter mit den Rotationstischen (DNT, RT) verbunden. Der Diamant (HDNV) ist somit goniometrisch mit Hilfe eines Zweikreisgoniometers (DMT, RT, HLT) in dem Magnetfeld der Spule (MGz) montiert. Zur Vereinfachung der Darstellungen sind die anderen Vorrichtungsteile der 1 nicht gezeichnet.
Figuren 17, 18 und 19
17 zeigt ein beispielhaftes mikromechanisches Zweikreisgoniometer (MEMG) für die Ausrichtung eines Kristalls (HDNV) in einem Magnetfeld bzw. gegenüber einem Gehäuse (GH).
Die 17 zeigt eine Übersicht der Details der 18 und 19. Die Beschriftungen der 17 sind in den 18 und 19 vergrößert dargestellt. Dies ermöglicht eine detailreichere Darstellung. Die 18 zeigt den oberen Teil der 17. Die 19 zeigt den unteren Teil der 17.
Ko-Integration Mikroelektronik / MEMS-Vorrichtung
Ganz besonders bevorzugt umfasst der Herstellungsprozess des mikromechanischen Zweikreisgoniometers (MEMG) auch Prozessschritte zur Herstellung elektronischer Bauelemente, Verdrahtungen und Isolationsschichten und/oder Isolationsstrukturen. Bevorzugt handelt es sich bei diesen Prozessschritten um Prozessschritte eines CMOS- einen BiCMOS- oder einen Bipolarprozesses oder dergleichen. Besonders bevorzugt fertigt der Herstellungsprozess des mikromechanischen Zweikreisgoniometers (MEMG) auch Lichtwellenleiter (LWL1, LWL2).
Rücksetzschaltung (RES)
Bevorzugt umfasst das MEMS-Goniometer (MEMSG) als mikroelektronische ko-integrierte Schaltung eine Rücksetzschaltung (RES). Die Rücksetzschaltung (RES) ermittelt Bedingungen, die das Rücksetzen des Systems des MEMS-Goniometers (MEMSG) in einen definierten Zustand erzwingen. Solche Bedingungen können beispielsweise, aber nicht nur das Einschalten der Spannungsversorgung und/oder ein Software-Signal des Rechnerkerns (CPU) und/oder ein Signal einer Watch-Dog-Schaltung etc. sein. Sobald solche Bedingungen vorliegen setzt die Rücksetzschaltung (RES) das System des MEMS-Goniometers (MEMSG) oder Teilsysteme des MEMS-Goniometers (MEMSG) in Abhängigkeit von den auslösenden Bedingungen in einen jeweils definierten Zustand zurück.
Taktgenerator (CLK)
Des Weiteren umfasst das MEMS-Goniometer (MEMSG) bevorzugt einen Taktgenerator (CLK), der die ko-integrierten Schaltungsteile des MEMS-Goniometers (MEMSG) mit einem oder mehreren Systemtakten versorgt.
Spannungsregler (SRG1, SRG2, SRG3, SRG4) und Ladeschaltung (LDV) mit Trennvorrichtung (TS) und Energiereserve (BENG)
Bevorzugt umfassen die ko-integrierten Schaltungsteile des MEMS-Goniometers (MEMSG) auch einen oder mehrere Spannungsregler (SRG1, SRG2, SRG3, SRG4) sowie eine Ladeschaltung (LDV). Bevorzugt lädt die Ladevorrichtung (LDV) eine typischerweise extern angeordnete Energiereserve (BENG) mit elektrischer Energie. Die externe Energiereserve (BENG) ist bevorzugt mittels Bond-Drähten über Bond-Pads des MEMS-Goniometers (MEMSG) mit einer Trennvorrichtung (TS) verbunden. Die Trennvorrichtung (TS) kann die Energiereserve (BENG) zum Aufladen mit der Ladevorrichtung (LDV) elektrisch verbinden oder die Energiereserve (BENG) von der der Ladevorrichtung (LDV) elektrisch trennen, um Störungen der Versorgungsspannungen der übrigen Systeme des ko-integrierten MEMS-Goniometers (MEMSG) durch Transienten der Ladevorrichtung (LDV) während der Messungen auszuschließen. Bevorzugt steuert der Rechnerkern (CPU) beispielsweise über den vorrichtungsinternen Datenbus (MDB) sowohl die Ladevorrichtung (LDV) als auch die Trennvorrichtung (TS). Die Ladevorrichtung (LDV) ist bevorzugt mit der Versorgungsspannung (Vbat) und dem Bezugspotenzial (GND) über die Bond-Pads und Bonddrähte sowie die entsprechenden Anschüsse des Gehäuses verbunden. In dem Beispiel der 17 entnimmt ein erster Spannungsregler (SR1) der Energiereserve (BENG) Energie und erzeugt eine nicht eingezeichnete erste interne Versorgungsspannung (Vbat1). Bevorzugt ist die Energiereserve (BENG) extern angeordnet. Es kann sich bei der Energiereserve (BENG) beispielsweise um einen Akkumulator oder einen Kondensator handeln. Bevorzugt versorgt der erste Spannungsregler (SR1) eine erste X-Motorsteuerung (GDx) für die X-Achse der Ausrichtvorrichtung (MEMSG) mit elektrischer Energie. Die Ausrichtvorrichtung ist dabei bevorzugt das besagte MEMS-Goniometer (MEMSG) zur Ausrichtung des Kristalls (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren bzw. des HD-NV-Diamanten bzw. des Diamanten mit den paramagnetischen Zentren.
Die Ladevorrichtung (LDV) lädt über die Trennvorrichtung (TS) und die Schnittstelle (BENGIF) für den Anschluss der externen Energiereserve (BENG) die externe Energiereserve (BENG) in den besagten zweiten Zeiträumen. Die Trennvorrichtung (TS) trennt in ersten Zeiträumen, die sich mit den zweiten Zeiträumen nicht überlappen die Ladevorrichtung (LDV) von der Energiereserve. Bevorzugt ist die Trennvorrichtung (TS) Teil der Schnittstelle (BENGIF) für den Anschluss der externen Energiereserve (BENG).
Bevorzugt versorgt ein zweiter Spannungsregler (SR2) den Verstärker (AMP) und den Lock-In-Verstärker (LIA) oder den Synchrondemodulator oder den Matched Filter oder den anderen Schätzfilter mit elektrischer Energie. Die Energiereserve versorgt den zweiten Spannungsregler (SR2) in den besagten ersten Zeiträumen mit Energie, währen in den zweiten Zeiträumen die Ladevorrichtung (LDV) bevorzugt den zweiten Spannungsregler (SR2) mit Energie versorgt.
Ein dritter Spannungsregler (SR3) versorgt beispielsweise den Wellenformgenerator (WFG) und den Treiber (LDDRV) für die Pumpstrahlungsquelle (LD) mit elektrischer Energie. Unter Umständen bestehet der dritte Spannungsregler (SR3) aus mehreren Spannungsreglern. Ganz besonders bevorzugt versorgt jeder der der Spannungsregler jeweils separat den Wellenformgenerator (WFG) und den Treiber (LDDRV) für die Pumpstrahlungsquelle (LD). Bevorzugt verfügen diese Spannungsregler jeweils über eine eigne Energiereserve (BENG). Wenn in der hier vorgelegten Schrift davon die Rede war, dass die Ladevorrichtung (LDV) die Energiereserve (BENG) lädt dann ist bevorzugt damit gemeint, dass die Ladevorrichtung (LDV) bevorzugt alle Energiereserven (BENG) lädt. Somit umfasst dann das vorgeschlagene MEMS-Goniometer (MEMSG) über mehrere Energiereserven (BENG), die bevorzugt extern bezogen auf das MEMS-Goniometer (MEMSG) angeordnet sind. Die Ladevorrichtung (LDV) lädt diese Energiereserven (BENG) in den besagten zweiten Zeiträumen. Bei Durchführung der Quantenoperationen unter Benutzung der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) während erster Zeiträume sind diese Energiereserven (BENG) jedoch von den jeweiligen Ladevorrichtungen (LDV) mittels entsprechender Trennvorrichtungen (TS) getrennt. In diesen ersten Zeiträumen versorgen diese Energiereserven (BENG) über einen jeweiligen Spannungsregler des dritten Spannungsreglers (SR3) die ihnen zugeordneten Schaltungsteile des Wellenformgenerators (WFG) und des Treibers (LDDRV) der Pumpstrahlungsquelle (LD) mit elektrischer Energie. Bevorzugt sind die Spannungsregler des dritten Spannungsreglers (SR3) alle oder in Teilen differenziell ausgeführt, sodass sie nicht nur die positive Versorgungsspannung, sondern auch die Masseleitung regeln. Dies verhindert die Übertragung von Transienten über die Masseleitung, also die Bezugspotenzialleitung (GND).
Ein beispielhafter vierter Spannungsregler (SR4) versorgt bevorzugt die Steuervorrichtung (STV) und deren Teilvorrichtungen mit elektrischer Energie. Insbesondere versorgt bevorzugt der vierte Spannungsregler (SR4) den Rechnerkern (CPU) und den Schreib-/Lesespeicher (RAM), den nicht flüchtigen Speicher (NVM) und die Datenbusschnittstelle (DBIF) der Steuervorrichtung (STV) mit elektrischer Energie.
Ausrichtungsvorrichtung
Die erste X-Motorsteuerung (GDx) ist bevorzugt ko-integriert in dem Device-Wafer (Si2) des MEMS-Goniometers (MEMSG) gefertigt. In dem Beispiel der 17 bis 20 treibt die erste X-Motorsteuerung (GDx) einen ersten elektrostatischen Torsionsmotor an. Der erste elektrostatische Torsionsmotor ist vorzugsweise ein sogenanntes Comb-Drive, hier der erste X-Achsen-Comb-Drive (= erster elektrostatischer Torsionsmotor für die X-Achse [AXx]) (CBDRV1x). Ein solcher elektrostatischer Motor ist beispielsweise aus den 1a und 1b der WO 2001 073 935 A1 bekannt. Der zweite elektrostatische Torsionsmotor ist vorzugsweise ebenfalls ein sogenanntes Comb-Drive, hier der zweite X-Achsen-Comb-Drive (= zweiter elektrostatischer Torsionsmotor für die X-Achse [AXx]) (CBDRV2x).
Die zweite Y-Motorsteuerung (GDy) ist bevorzugt ko-integriert in dem Device-Wafer (Si2) des MEMS-Goniometers (MEMSG) gefertigt. In dem Beispiel der 17 bis 20 treibt die erste Y-Motorsteuerung (GDy) einen dritten elektrostatischen Torsionsmotor an. Der dritte elektrostatische Torsionsmotor ist vorzugsweise ein sogenanntes Comb-Drive, hier der erste Y-Achsen-Comb-Drive (= erster elektrostatischer Torsionsmotor für die Y-Achse [AXy]) (CBDRV1y). Ein solcher elektrostatischer Motor ist beispielsweise aus den 1a und 1b der WO 2001 073 935 A1 bekannt. Der vierte elektrostatische Torsionsmotor ist vorzugsweise ebenfalls ein sogenanntes Comb-Drive, hier der zweite Y-Achsen-Comb-Drive (= zweiter elektrostatischer Torsionsmotor für die Y-Achse [AXx]) (CBDRV2y).
In den Beispielen der 17 bis 21 treiben der erste X-Achsen-Comb-Drive (CBDRV1x) und der zweite X-Achsen-Comb-Drive (CBDRV2x) die Rotationsbewegung der Gesamtheit aus ersten Drehkörper (Rx) und zweitem Drehkörper (Ry) incl. Der Hilfsaggregate (GDy, CBDRV1y, CBDRV2y), magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und Kristall, insbesondere HD-NV-Diamant (HDNV), an. In den Beispielen der 17 bis 20 treiben der erste Y-Achsen-Comb-Drive (CBDRV1y) und der zweite Y-Achsen-Comb-Drive (CBDRV2y) die Rotationsbewegung der Gesamtheit aus zweitem Drehkörper (Ry) incl. Der Hilfsaggregate (GDy, CBDRV1y, CBDRV2y), magnetfelderzeugenden Strukturen (MG) und Kristall, insbesondere HD-NV-Diamant (HDNV) an. Die X-Achse (AXx) und die Y-Achse (AXy) stehen bevorzugt senkrecht zueinander. Eine Drehung des ersten Drehkörpers (RX) um die X-Achse (AXx) schwenkt in dem Beispiel auch die Y-Achse (AXy), die Y-Motor-Treiber (GDy) für die Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y, CBDRV2y) und die Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y, CBDRV2y) sowie den zweiten Drehkörper (RY) mit den magnetfelderzeugenden Strukturen (MG), der Vertiefung (VT) und dem Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren, der beispielsweise ein HD-NV-Diamant (HDNV) sein kann. Eine Drehung des zweiten Drehkörpers (RY) um die Y-Achse (AXy) schwenkt in dem Beispiel nur den zweiten Drehkörper (RY) mit den magnetfelderzeugenden Strukturen (MG), der Vertiefung (VT) und dem Kristall (HDNV).
Steuervorrichtung (STV)
Der Rechnerkern der Steuervorrichtung (STV) steuert bevorzugt über den vorrichtungsinternen Datenbus (MDB) u.a. die X-Motorsteuerung (GDx) der X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x, CBDRV2x) für die X-Achse (AXx) der Ausrichtvorrichtung zur Ausrichtung des Kristalls (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren. Der Rechnerkern der Steuervorrichtung (STV) steuert bevorzugt über den vorrichtungsinternen Datenbus (MDB) u.a. die Y-Motorsteuerung (GDx) der Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y, CBDRV2y) für die Y-Achse (AXy) der Ausrichtvorrichtung zur Ausrichtung des Kristalls (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren. Der Rechnerkern der Steuervorrichtung (STV) steuert ggf. bevorzugt über den vorrichtungsinternen Datenbus (MDB) u.a. die Z-Motorsteuerung (GDx) der Z-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1z, CBDRV2z) für die Z-Achse (AXz) der Ausrichtvorrichtung zur Ausrichtung des Kristalls (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren. In den 17 bis 19 ist keine Drehvorrichtung für die Z-Achse vorgesehen. Sie ist zur Vereinfachung nicht dargestellt.
Der Rechnerkern der Steuervorrichtung (STV) steuert ggf. bevorzugt über den vorrichtungsinternen Datenbus (MDB) u.a. die X-Magnetfeldsteuerung (MFSx) der magnetischen Flussdichte B in X-Richtung für die X-Magnetfeldgeneratorspule (MGx) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in X-Richtung. Die X-Magnetfeldsteuerung (MFSx) kann eine Teilvorrichtung des MEMS-Goniometers (MEMSG) sein. Die X-Magnetfeldgeneratorspule (MGx) kann eine zum MEMS-Goniometers (MEMSG) externe Vorrichtung sein, die beispielsweise über die Bondpads und Bond-Drähte mit einer X-Magnetfeldsteuerung (MFSx) des MEMS-Goniometers (MEMSG) elektrisch verbunden sein kann.
Der Rechnerkern der Steuervorrichtung (STV) steuert ggf. bevorzugt über den vorrichtungsinternen Datenbus (MDB) u.a. die Y-Magnetfeldsteuerung (MFSy) der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung für die Y-Magnetfeldgeneratorspule (MGy) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung. Die Y-Magnetfeldsteuerung (MFSy) kann eine Teilvorrichtung des MEMS-Goniometers (MEMSG) sein. Die Y-Magnetfeldgeneratorspule (MGy) kann eine zum MEMS-Goniometers (MEMSG) externe Vorrichtung sein, die beispielsweise über die Bondpads und Bond-Drähte mit einer Y-Magnetfeldsteuerung (MFSy) des MEMS-Goniometers (MEMSG) elektrisch verbunden sein kann.
Der Rechnerkern der Steuervorrichtung (STV) steuert ggf. bevorzugt über den vorrichtungsinternen Datenbus (MDB) u.a. die Z-Magnetfeldsteuerung (MFSz) der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung für die Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung. Die Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) und die Z-Magnetfeldsteuerung (MFSz) können eine Teilvorrichtung des MEMS-Goniometers (MEMSG) sein. Der hier vorgelegte Abschnitt dieser Schrift verweist hier beispielsweise auf 23. Die Z-Magnetfeldsteuerung (MFSz) kann eine Teilvorrichtung des MEMS-Goniometers (MEMSG) sein. Die Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) kann eine zum MEMS-Goniometers (MEMSG) externe Vorrichtung sein, die beispielsweise über die Bondpads und Bond-Drähte mit einer Z-Magnetfeldsteuerung (MFSz) des MEMS-Goniometers (MEMSG) elektrisch verbunden sein kann.
Über eine Datenbusschnittstelle (DBIF) kann der Rechnerkern (CPU) des hier beispielhaft vorgestellten MEMS-Goniometers (MEMSG) zur Ausrichtung eines Kristalls (HDNV) mit übergeordneten Systemen über einen externen Datenbus (EXTDB) kommunizieren. Des Weiteren verfügt die Steuervorrichtung (STV) des beispielhaften MEMS-Goniometers (MEMSG) bevorzugt über einen nicht flüchtigen Speicher (NVM). Der nicht flüchtigen Speicher (NVM) kann ganz oder in Teilen beschreibbar sein. Die Steuervorrichtung (STV) des beispielhaften MEMS-Goniometers (MEMSG) umfasst bevorzugt einen Schreib-Lese-Speicher (RAM). Der Rechnerkern (CPU) nutzt den Schreib-Lesespeicher (RAM) und den nicht flüchtigen Speicher (NVM) zur Abarbeitung der Programme und Speicherung von Daten, die u.a. der Steuerung und Durchführung der in dieser Schrift beschriebenen Verfahren dienen können. Die interne Motordatenbusschnittstelle (MBDF) ist in der 17 als Teil des Rechnerkerns (CPU) zu besseren Übersichtlichkeit der 17 nicht extra eingezeichnet. Bevorzugt sind der Rechnerkern (CPU), der nicht flüchtige Speicher (NVM), der vierte Spannungsregler (SR4), der Schreib-/Lesespeicher (RAM), die Datenbusschnittstelle (DBIF) und die interne Motordatenbusschnittstelle (MBDF) in dem Halbleitermaterial des Rahmen (RM) des vorgeschlagenen MEMS-Goniometers (MEMSG) an und in der Oberfläche des Device-Wafers (Si2) ko-integriert. Da diese Teile der Steuervorrichtung (STV) nicht so empfindlich auf Spannungsschwankungen reagieren, kann u.U. auch vorgesehen werden, den vierten Spannungsregler (SR4), der diese Teile des MEMS-Goniometers (MEMSG) mit elektrischer Energie versorgt, nicht aus der Energiereserve (BENG), sondern über die Versorgungsspannungsleitung (VBat) und die Bezugspotenzialleitung (GND) mit elektrischer Energie zu versorgen.
Der Rechnerkern (CPU) steuert bevorzugt als Teil der Steuervorrichtung (STV) den Wellenformgenerator (WFG) über den zur besseren Übersicht nicht in 17 eingezeichneten Motordatenbus (MDB). Der Motordatenbus (MDB) ist bevorzugt ein Teil des vorgeschlagenen MEMS-Goniometers (MEMSG). Ein dritter Spannungsregler (SR3) versorgt beispielsweise den Wellenformgenerator (WFG) und den Treiber (LDDRV) für die Pumpstrahlungsquelle (LD) mit elektrischer Energie.
Bevorzugt steuert der Rechnerkern (CPU) den Verstärker (AMP) und den Lock-In-Verstärker (LIA) oder den Synchrondemodulator oder den Matched Filter oder den anderen Schätzfilter.
Wellenformgenerator (WFG)
Der Wellenformgenerator (WFG) verfügt bevorzugt über eine eigene Zeitbasis in Form eines eigenen Taktgenerators. Diese bezeichnet die hier vorgelegte Schrift im Folgenden als WFG-Zeitbasis. Diese WFG-Zeitbasis sollte vorzugsweise hochgenau sein, um eine präzise Ansteuerung des HD-NV-Diamanten (HDNV) 'bzw. des Kristalls (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren zu gewährleisten. Bevorzugt basiert diese WFG-Zeitbasis auf dem elektrischen Signal eines Schwingquarzes oder eines mikromechanischen Schwingelements, beispielsweise eines MEMS-Cantilevers. Typischerweise ist der Schwingquarz über die Bond-Pads des MEMS-Goniometers (MEMSG) und die mit diesen verbundenen Bonddrähte sowie die an die Bonddrähte angeschlossenen Anschlüsse des Gehäuses mit der besagten WFG-Zeitbasis verbunden. Das vorgeschlagene MEMS-Goniometer (MEMSG) zeichnet sich somit bevorzugt durch ein angeschlossenes mechanisches Schwingelement aus, dass mit hoher Genauigkeit bei einer Frequenz schwingt und ein zugehöriges elektrisches und periodisches Signal liefert. Bevorzugt umfasst das ko-integrierte MEMS-Goniometer (MEMSG) eine Ansteuerschaltung für das Schwingelement. Ganz besonders bevorzugt umfasst das mechanische Schwingelement paramagnetische Zentren oder Quantenobjekte, die von einem Grundzustand mittels einer ggf. weiteren modulierten elektromagnetischen Pumpstrahlung auf ein angeregtes Niveau gebracht werden, von wo sie wieder nach endlicher Zeit mit einer Abstrahlung in den nicht angeregten Zustand zurückkehren. Der Regelkreis zur Erzeugung der Modulation der ggf. weiteren modulierten elektromagnetischen Pumpstrahlung wird dabei so eingestellt, dass die relative Anzahl der angeregten paramagnetischen Zentren bzw. Quantenobjekte im angeregten Zustand maximiert ist. Diese relative Anzahl der angeregten paramagnetischen Zentren bzw. Quantenobjekte im angeregten Zustand ist dann maximal, wenn die Frequenz der Modulation ggf. weiteren modulierten elektromagnetischen Pumpstrahlung exakt mit der Anregungsfrequenz des Übergangs des paramagnetischen Zentrums vom Grundzustand in den angeregten Zustand übereinstimmt.
Beispielsweise kann ein ¹³³Cs Isotop ein geeignetes Quantenobjekt für eine solche Frequenzbasis sein. Ein Regler bestimmt die relative Anzahl der angeregten paramagnetischen Zentren bzw. Quantenobjekte im angeregten Zustand. Ist die relative Anzahl der angeregten paramagnetischen Zentren bzw. Quantenobjekte im angeregten Zustand nicht maximal oder entspricht sie nicht einem geforderten Schwellwert oder übertrifft diesen nicht, so regelt ein Regler die Anregungsfrequenz entsprechend nach. Diese Anregungsfrequenz kann dann Basis der WFG-Zeitbasis sein. Die hier vorgelegte Schrift schlägt somit die Kopplung einer Vorrichtung zur Ansteuerung paramagnetischer Zentren, insbesondere von NV-Zentren in Diamant, mit einer Atomuhr als Zeitbasis vor, um präzise Ansteuersignale generieren zu können. Im konkreten Fall schlägt die hier vorgelegte Schrift also einen Wellenformgenerator mit einer Atomuhr als Zeitbasis des Taktgenerators des Wellenformgenerators (WFG) vor. Im vorliegenden Beispiel umfasst eine solche beispielhafte Ausprägung der Vorrichtung zur Ansteuerung paramagnetischer Zentren die Atomuhr, die als Frequenznormal dient und ein Frequenzsignal als Referenzfrequenz liefert, die WFG-Zeitbasis, die dieses Referenzsignal an die Erfordernisse des Wellenformgenerators (WFG) anpasst und den Basistakt für den Wellenformgenerator (WFG) liefert, den Wellenformgenerator, der auf dieser Basis die Steuersignale zur Ansteuerung der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) liefert. Die hier vorgelegte Schrift schlägt somit ein Wellenformgeneratorsystem zur Ansteuerung der paramagnetischen Zentren vor, das eine besonders hohe Präzision aufweist. Die Atomuhr (ATC) kann örtlich von der Vorrichtung mit dem Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren entfernt sein. Eine Beispielhafte Atomuhr ist beispielsweise aus der Schrift EP 3 745 216 B1 bekannt. Die Atomuhr (ATC) liefert bevorzugt ein Referenzfrequenzsignal (RefSig). Dieses Referenzfrequenzsignal (RefSig) weist eine besondere Genauigkeit auf und besitzt bevorzugt eine Referenzfrequenz. Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher ein Wellenformgeneratorsystem mit einem Wellenformgenerator (WFG) und einer Atomuhr (ATC) vor. Die Atomuhr (ATC) erzeugt ein Referenzfrequenzsignal (RefSig). Die Atomuhr (ATC) kann das Referenzfrequenzsignal (RefSig) drahtgebunden und/oder drahtlos an den Wellenformgenerator (WFG) übertragen. Der Wellenformgenerator (WFG) umfasst eine Zeitbasis (TB). Die Zeitbasis (TB) erzeugt ein Frequenzsignal (FS). Die Zeitbasis (TB) des Wellenformgenerators (WFG) ist mit dem Referenzfrequenzsignal (RefSig) synchronisiert. Das bedeutet, dass die Frequenzen des Referenzfrequenzsignals (RefSig) und des Frequenzsignals (FS) in einem Verhältnis zueinanderstehen, das durch einen Bruch zweier ganzer positiver Zahlen a und b beschreibbar ist und dass der Frequenzwert des Frequenzsignals (FS) geteilt durch den Frequenzwert des Referenzfrequenzsignals (RefSig) gleich dem Wert des Bruchs von a geteilt durch b ist. Der Wellenformgenerator (WFG) erzeugt ein Modulationssignal (S5) in Abhängigkeit von der Zeitbasis und damit in Abhängigkeit von dem Referenzfrequenzsignal (RefSig). Diese Erzeugung des Modulationssignals (S5) basiert auf dem Frequenzsignal (FS). Das Modulationssignal (S5) oder ein daraus abgeleitetes Signal dient dann zur Ansteuerung zumindest eines Quantenpunkts oder einer oder mehrerer paramagnetischer Zentren.
Bevorzugt umfasst die Zeitbasis einen Oszillator (OSZ), einen ersten Teiler (DV1), einen zweiten Teiler (DV2), einen Regler (CTR) und einen Phasendetektor (PHD). Die Frequenz des Oszillators (OSZ) hängt von dem Wert eines Steuersignals (STS) ab. Der Oszillator (OSZ) erzeugt das Frequenzsignal (FS). Der erste Teiler (DV1) erzeugt aus dem Frequenzsignal (FS) ein geteiltes Frequenzsignal (DFS). Der zweite Teiler (DV2) erzeugt aus dem Referenzfrequenzsignal (RefSig) ein geteiltes Referenzfrequenzsignal (DRefSig). Der Phasendetektor (PHD) vergleicht das geteilte Frequenzsignal (DFS) mit dem geteilten Referenzfrequenzsignal (DRefSig) und erzeugt ein Phasendifferenzsignal (PHDS). Der Regler (CTR) erzeugt aus dem Phasendifferenzsignal (PHDS) das Steuersignal (STS). Der Wellenformgenerator (WFG) erzeugt in Abhängigkeit von dem Frequenzsignal (FS) das Modulationssignal (S5). Beispielsweis kann ein Zähler (CNTR) die Pulse oder Nulldurchgänge des Frequenzsignals (FS) zählen und eine Speicheradresse (ADR) erzeugen. Ein Speicher (MEM) gibt den Wert (Val) aus, den er an dieser Speicheradresse (ADR) aufweist. Ein Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) erzeugt dann aus dem Wert (Val) das Modulationssignal (S5).
Bevorzugt umfasst das hier beispielhaft beschriebene MEMS Goniometer (MEMSG) die Schaltungen zur Kommunikation mit der Atomuhr (ATC) und zum Empfang des Referenzfrequenzsignals (RefSig) durch das MEMS-Goniometer.
Ansteuerung der paramagnetischen Zentren
Die Steuersignale, die der Wellenformgenerator (WFG) in Abhängigkeit von Befehlen und Daten des Rechnerkerns (CPU) der Steuervorrichtung (STV) erzeugt, umfassen vorzugsweise das Modulationssignal (S5) für die Pumpstrahlungsquelle (LD). Bevorzugt erzeugt die Pumpstrahlungsquelle (LD) die Pumpstrahlung (LB) in Abhängigkeit von dem Modulationssignal (S5) des Wellenformgenerators (WFG). Die Pumpstrahlungsquelle (LB) speist die Pumpstrahlung (LB) mit der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in den ersten Lichtwellenleiter (LWL1) ein. Der Erste Lichtwellenleiter (LWL1) transportiert die Pumpstrahlung (LB) zum Kristall (HDNV) und bestrahlt die paramagnetischen Zentren innerhalb des Kristalls (HDNV) mit der Pumpstrahlung. Bei den Steuersignalen, die der Wellenformgenerator (WFG) in Abhängigkeit von Befehlen und Daten des Rechnerkerns (CPU) der Steuervorrichtung (STV) erzeugt, kann es sich beispielsweise aber auch um Mikrowellensignale handeln, die mittels Antennen auf die paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) zusätzlich einwirken. Der Wellenformgenerator (WFG) erzeugt die Steuersignale und/oder das Modulationssignal (S5) in Abhängigkeit vom Basistakt der WFG-Zeitbasis und von Einstellungen, die der Rechnerkern (CPU) an dem Wellenformgenerator (WFG) mittels Register des Wellenformgenerators (WFG) über den Motordatenbus (MDB) vornimmt. Bevorzugt ist das Modulationssignal (S5) ein pulsmoduliertes Signal. Diese Antennen befinden sich bevorzugt ebenfalls auf dem zweiten Drehkörper (Ry) in der Nähe der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV), so dass die Antennen den Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren gut mit Mikrowellenstrahlung bestrahlen können. Die Pumpstrahlungsquelle (LD) kann beispielsweise eine diskret aufgebaute lichtemittierende Diode (LED) oder Laser-Diode sein, die der Treiber (LDDRV) der Pumpstrahlungsquelle (LD) in Abhängigkeit vom Modulationssignal (S5) des Wellenformgenerators (WFG) mit elektrischer Energie versorgt. Besonders bevorzugt ist die Pumpstrahlungsquelle (LD) eine Silizium-LED. Ganz besonders bevorzugt ist die Pumpstrahlungsquelle eine Silizium Lawinen-LED. Es kann sich beispielsweise um eine SPAD-Diode oder dergleichen handeln. Wir verweisen hier beispielhaft auf die vier Schriften Sergey Gaponenko, Lorenzo Pavesi, Luca Dal Negro, „Towards the First Silicon Laser (NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry, 93, Band 93)“ Springer; 1. Ausgabe 2003 (13 Jun. 2008), ISBN-10 : 1402011946 und Motoichi Ohtsu, „Silicon Light-Emitting Diodes and Lasers: Photon Breeding Devices using Dressed Photons (Nano-Optics and Nanophotonics)“ Springer; 1. Ausgabe 2016 edition (12 Jun. 2018), ISBN-10: 3319824791 und Ozdal Boyraz, Qiancheng Zhao, „Silicon Photonics Bloom“ Mdpi AG (27 Aug. 2020) ISBN-10 : 3039369083 und WO 2020 239 172 A1 (PCT / DE 2020 / 100 430 ).
U.u. bestehet der dritte Spannungsregler (SR3) aus mehreren Spannungsreglern. Ganz besonders bevorzugt versorgt jeder der der Spannungsregler jeweils separat den Wellenformgenerator (WFG) und den Treiber (LDDRV) für die Pumpstrahlungsquelle (LD). Dies hat den Vorteil, dass das übersprechen zwischen Schaltungsteilen über die Versorgungsspannungsleitungen (Vbat, GND) verringert ist.
Wellenoptisches System
Die Pumpstrahlungsquelle (LD) ist ggf. mit einem optischen Filter gekoppelt, der das Spektrum der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) der Pumpstrahlung (LB), die die Pumpstrahlungsquelle (LD) in einen ersten Lichtwellenleiter (LWL1) einspeist, geeignet modifiziert und bevorzugt bandbegrenzt. Insbesondere sollte die Pumpstrahlung (LB), die die Pumpstrahlungsquelle (LD) in den ersten Wellenleiter (LWL1) einspeist bzw. die den Kristall (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) bestrahlt, im Wesentlichen keine Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) umfassen. Dieses optische Filter kann beispielsweise ein Bragg-Filter oder ein photonischer Kristall oder dergleichen sein. Bevorzugt ist die Pumpstrahlungsquelle (LD) somit so gestaltet, dass sie im Wesentlichen keine Strahlung der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) der Fluoreszenzstrahlung (FL) emittiert. Bevorzugt ist daher die Pumpstrahlungsquelle (LD) ein Laser. Das Herstellungsverfahren erzeugt den ersten Lichtwellenleiter (LWL1) und den zweiten Lichtwellenleiter (LWL2) bevorzugt als mikrooptische Funktionselemente auf oder in der Oberfläche des Device-Wafers (Si2) des Wafer, der für die Herstellung des MEMS-Goniometers (MEMSG) verwendet wird. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Lichtwellenleiter (LWL1) und dem zweiten Lichtwellenleiter (LWL2) um einen Oxid-Streifen handeln, der beispielsweise auf der Oberfläche des Device-Wafers des MEMS-Goniometers (MEMSG) mittels Ätzung hergestellt ist. Die hier vorgelegte Schrift verweist hierzu beispielsweise auf Karl-Heinz Brenner, „Microoptics: From Technology to Applications (Springer Series in Optical Sciences) (Springer Series in Optical Sciences, 97, Band 97)“, Springer; erste Ausgabe 2004 edition (14 Mar. 2012), ISBN-10: 1441919317 und WO 2020 239 172 A1 (PCT / DE 2020 / 100 430 ).
Die Pumpstrahlungsquelle (LB) speist die Pumpstrahlung (LB) in den ersten Wellenleiter (LWL1) ein. Der erste Lichtwellenleiter (LWL1) kann beispielsweise über das erste Lager oder die erste Feder (GR1x) der ersten X-Achse (AXx), den ersten Drehkörper (Rx), das erste Lager oder die erste Feder (GR1y) der zweiten Y-Achse (AXy) auf den zweiten Drehkörper (Ry) geführt sein. Dort tritt beispielsweise die Pumpstrahlung (LB) aus dem ersten Lichtwellenleiter (LWL1) aus und bestrahlt den Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren nach dessen Montage.
In dem Beispiel der 17 erfasst der zweite Lichtwellenleiter (LWL2) zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung (FL), die der Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren in Abhängigkeit von der Pumpstrahlung (LB) und weiteren physikalischen Parametern abgibt. Der zweite Lichtwellenleiter (LWL2) kann beispielsweise über das zweite Lager oder die zweite Feder (GR2x) der ersten X-Achse (AXx), den ersten Drehkörper (Rx), das zweite Lager oder die zweite Feder (GR2y) der zweiten Y-Achse (AXy) auf den zweiten Drehkörper (Ry) geführt sein.
Das Herstellungsverfahren stellt den beispielhaften zweiten Lichtwellenleiter (LWL2) vorzugsweise zusammen mit dem ersten Lichtwellenleiter (LWL1) mit den gleichen Prozessschritten her.
Der zweite Lichtwellenleiter (LWL2) transportiert diesen Teil der Fluoreszenzstrahlung (FL) vorzugsweise zu einem optischen Filter (F1). Der optische Filter (F1) ist bevorzugt für Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungsquelle (LD) im Wesentlichen nicht transparent. Der optische Filter (F1) ist bevorzugt für Strahlung mit der Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) und seiner paramagnetischen Zentren im Wesentlichen transparent. Hierdurch gelangt im Wesentlichen bevorzugt nur Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) auf den Strahlungsdetektor (PD).
Empfangssystem
Der Strahlungsdetektor (PD) wandelt insbesondere die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in ein Empfangssignal (S0) um. Bevorzugt schützt eine Blende, beispielsweise eine strahlungsundurchlässige Lackschicht (BD) oder eine andere strahlungsdichte Abdeckung, das System aus optischen Filter (F1) und Fotodetektor (PD) vor Streulicht. In dem Beispiel der 17 verstärkt ein Verstärker (AMP) das Empfangssignal (S0) zu einem verstärkten Empfangssignal (S1). Ggf. arbeitet der Verstärker (AMP) gleichzeitig auch als Filter, beispielsweise als Bandpassfilter, der im Wesentlichen nur die Frequenzen des Modulationssignals (S5) durchlässt. In dem Beispiel der 17 ermittelt ein Lock-In-Verstärker (LIA) oder ein Synchrondemodulator oder ein Matched Filter oder ein anderer Schätzfilter den Wert des Anteils der Modulation des Modulationssignals (S5) oder eines daraus abgeleiteten Signals an der Signalmodulation des verstärkten Empfangssignal (S1) und bildet ein Filterausgangssignal (S4) oder einen Wert, der dem bevorzugt amplitudenmäßigen Anteil des Modulationssignals (S5) in dem verstärkten Empfangssignal (S1) entspricht. Alternativ oder parallel kann in dem Beispiel der 17 der Lock-In-Verstärker (LIA) oder der Synchrondemodulator oder der ein Matched Filter oder der andere Schätzfilter den Wert der zeitlichen Verzögerung der Signalmodulation des verstärkten Empfangssignal (S1) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder gegenüber einem daraus abgeleiteten Signal bestimmen und ein Verzögerungswertsignal (S4') erzeugen oder einen weiteren Wert, der bevorzugt dieser zeitlichen Verzögerung des Anteils des Modulationssignals (S5) in dem verstärkten Empfangssignal (S1) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) oder gegenüber der Modulation des Modulationssignals (S5) oder gegenüber einem daraus abgeleiteten Signal wertmäßig entspricht. Bevorzugt versorgt ein zweiter Spannungsregler (SR2) den Verstärker (AMP) und den Lock-In-Verstärker (LIA) oder den Synchrondemodulator oder den Matched Filter oder den anderen Schätzfilter mit elektrischer Energie. Die Energiereserve versorgt den zweiten Spannungsregler (SR2) in den besagten ersten Zeiträumen mit Energie, währen in den zweiten Zeiträumen die Ladevorrichtung (LDV) bevorzugt den zweiten Spannungsregler (SR2) mit Energie versorgt. Bevorzugt steuert der Rechnerkern (CPU) den Verstärker (AMP) und den Lock-In-Verstärker (LIA) oder den Synchrondemodulator oder den Matched Filter oder den anderen Schätzfilter.
Das so gefertigte MEMS-Goniometer (MEMSG) umfasst somit, wie beschrieben, bevorzugt einen Rahmen (RM) aus einem Rahmenmaterial, also beispielsweise aus einkristallinem Silizium.
Bevorzugt umfasst das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen oder mehrere erste X-Aktoren (CBDRV1x, CBDRV2x). Bei diesen X-Aktoren kann es sich beispielswese um einen ersten sogenannten Comb-Drive (CBDRV1x) handeln, der mittels elektrostatischer Kräfte eine Torsionsbewegung um eine erste X-Achse (AXx) antreiben kann, und um einen zweiten sogenannten Comb-Drive (CBDRV2x) handeln, der mittels elektrostatischer Kräfte eine Torsionsbewegung um die erste X-Achse (AXx) antreiben kann.
Der erste X-Achsen-Comb-Drive (CBDRV1x) umfasst eine linke Statorelektrode (Elalx). Eine elektrische Trench-Isolation (TREN) und eine vergrabene zweite Isolierschicht (OX2) isolieren die linke Statorelektrode (Elalx) elektrisch gegen den Rahmen (RM) und den Zwischenwafer (Si1) (siehe 20). Die X-Motorsteuerung für die X-Achse (GDx) legt eine elektrische Spannung zwischen der linken Statorelektrode (Elalx) und der linken Rotorelektrode (Elblx) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x) an. Bevorzugt befindet sich die linke Rotorelektrode (Elblx) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x) auf dem gleichen elektrischen Potenzial, wie der Rahmen (RM). Der erste X-Achsen-Comb-Drive (CBDRV1x) umfasst eine rechte Statorelektrode (Ela2x). Eine elektrische Trench-Isolation (TREN) und eine vergrabene zweite Isolierschicht (OX2) isolieren die linke Statorelektrode (Ela2x) elektrisch gegen den Rahmen (RM) und den Zwischenwafer (Si1) (siehe 20). Die X-Motorsteuerung für die X-Achse (GDx) legt eine elektrische Spannung zwischen der rechten Statorelektrode (Ela2x) und der rechten Rotorelektrode (Elb2x) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x) an. Bevorzugt befindet sich die rechte Rotorelektrode (Elb2x) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x) auf dem gleichen elektrischen Potenzial, wie der Rahmen (RM). Der Der Luftspalt (AG1) zwischen dem ersten Drehkörper (Rx) und dem Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die linke Statorelektrode (Elalx) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x) von der linken Rotorelektrode (Elblx) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x). Der Der Luftspalt (AG1) zwischen dem ersten Drehkörper (Rx) und dem Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die rechte Statorelektrode (Ela2x) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x) von der rechten Rotorelektrode (Elb2x) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x). Der Der Luftspalt (AG1) zwischen dem ersten Drehkörper (Rx) und dem Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die linke Rotorelektrode (Elblx) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x) und die rechte Rotorelektrode (Elb2x) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x) von dem Zwischenwafer (Si1) oder dem Handle-Wafer (Si0).
Der zweite X-Achsen-Comb-Drive (CBDRV2x) umfasst eine linke Statorelektrode (Ela3x). Eine elektrische Trench-Isolation (TREN) und eine vergrabene zweite Isolierschicht (OX2) isolieren die linke Statorelektrode (Ela3x) elektrisch gegen den Rahmen (RM) und den Zwischenwafer (Si1) (siehe 20). Die X-Motorsteuerung für die X-Achse (GDx) legt eine elektrische Spannung zwischen der linken Statorelektrode (Ela3x) und der linken Rotorelektrode (Elb3x) des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x) an. Bevorzugt befindet sich die linke Rotorelektrode (Elb3x) des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x) auf dem gleichen elektrischen Potenzial, wie der Rahmen (RM). Der zweite X-Achsen-Comb-Drive (CBDRV2x) umfasst eine rechte Statorelektrode (Ela4x). Eine elektrische Trench-Isolation (TREN) und eine vergrabene zweite Isolierschicht (OX2) isolieren die rechte Statorelektrode (Ela4x) elektrisch gegen den Rahmen (RM) und den Zwischenwafer (Si1) (siehe 20). Die X-Motorsteuerung für die X-Achse (GDx) legt eine elektrische Spannung zwischen der rechten Statorelektrode (Ela4x) und der rechten Rotorelektrode (Elb4x) des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x) an. Bevorzugt befindet sich die rechte Rotorelektrode (Elb4x) des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x) auf dem gleichen elektrischen Potenzial, wie der Rahmen (RM). Der Luftspalt (AG1) zwischen dem ersten Drehkörper (Rx) und dem Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die linke Statorelektrode (Ela3x) des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x) von der linken Rotorelektrode (Elb3x) des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x). Der Der Luftspalt (AG1) zwischen dem ersten Drehkörper (Rx) und dem Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die rechte Statorelektrode (Ela4x) des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x) von der rechten Rotorelektrode (Elb4x) des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x). Der Der Luftspalt (AG1) zwischen dem ersten Drehkörper (Rx) und dem Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die linke Rotorelektrode (Elb3x) des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x) und die rechte Rotorelektrode (Elb4x) des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x) von dem Zwischenwafer (Si1) oder dem Handle-Wafer (Si0).
Bevorzugt umfasst das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen oder mehrere erste Y-Aktoren (CBDRV1y, CBDRV2y). Bei diesen Y-Aktoren kann es sich beispielswese um einen ersten sogenannten Comb-Drive (CBDRV1y) handeln, der mittels elektrostatischer Kräfte eine Torsionsbewegung um eine zweite Y-Achse (AXy) antreiben kann, und um einen zweiten sogenannten Comb-Drive (CBDRV2y) handeln, der mittels elektrostatischer Kräfte eine Torsionsbewegung um die zweite Y-Achse (AXy) antreiben kann.
Der erste Y-Achsen-Comb-Drive (CBDRV1y) umfasst eine obere Statorelektrode des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y). Eine elektrische Trench-Isolation (TREN) und eine vergrabene zweite Isolierschicht (OX2) isolieren die obere Statorelektrode (Elaly) elektrisch gegen den Rahmen (RM) und den Zwischenwafer (Si1) (siehe 20). Die Y-Motorsteuerung für die Y-Achse (GDy) legt eine elektrische Spannung zwischen der oberen Statorelektrode (Elaly) und der oberen Rotorelektrode (Elbly) des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y) an. Bevorzugt befindet sich die obere Rotorelektrode (Elbly) des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y) auf dem gleichen elektrischen Potenzial, wie der Rahmen (RM). Der erste Y-Achsen-Comb-Drive (CBDRV1y) umfasst eine untere Statorelektrode (Ela2y). Eine elektrische Trench-Isolation (TREN) und eine vergrabene zweite Isolierschicht (OX2) isolieren die untere Statorelektrode (Ela2y) elektrisch gegen den Rahmen (RM) und den Zwischenwafer (Si1) (siehe 20). Die Y-Motorsteuerung für die X-Achse (GDy) legt eine elektrische Spannung zwischen der unteren Statorelektrode (Ela2y) und der unteren Rotorelektrode (Elb2y) des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y) an. Bevorzugt befindet sich die untere Rotorelektrode (Elb2y) des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y) auf dem gleichen elektrischen Potenzial, wie der Rahmen (RM). Der Der Luftspalt (AG1) zwischen dem ersten Drehkörper (Rx) und dem Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die linke Statorelektrode (Elalx) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x) von der linken Rotorelektrode (Elblx) des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x). Der Luftspalt (AG2) zwischen dem zweiten Drehkörper (Ry) und dem ersten Drehkörper (Rx) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die untere Statorelektrode (Ela2y) des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y) von der unteren Rotorelektrode (Elb2y) des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y). Der Luftspalt (AG2) zwischen dem zweiten Drehkörper (Ry) und dem ersten Drehkörper (Rx) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die obere Rotorelektrode (Elbly) des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y) und die untere Rotorelektrode (Elb2y) des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y) von dem Zwischenwafer (Si1) oder dem Handle-Wafer (Si0).
Der zweite Y-Achsen-Comb-Drive (CBDRV2y) umfasst eine obere Statorelektrode (Ela3y). Eine elektrische Trench-Isolation (TREN) und eine vergrabene zweite Isolierschicht (OX2) isolieren die obere Statorelektrode (Ela3y) elektrisch gegen den Rahmen (RM) und den Zwischenwafer (Si1) (siehe 20). Die Y-Motorsteuerung für die Y-Achse (GDy) legt eine elektrische Spannung zwischen der oberen Statorelektrode (Ela3y) und der oberen Rotorelektrode (Elb3y) des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y) an. Bevorzugt befindet sich die obere Rotorelektrode (Elb3y) des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y) auf dem gleichen elektrischen Potenzial, wie der Rahmen (RM). Der zweite Y-Achsen-Comb-Drive (CBDRV2y) umfasst eine untere Statorelektrode (Ela4y). Eine elektrische Trench-Isolation (TREN) und eine vergrabene zweite Isolierschicht (OX2) isolieren die untere Statorelektrode (Ela4y) elektrisch gegen den Rahmen (RM) und den Zwischenwafer (Si1) (siehe 20). Die Y-Motorsteuerung für die Y-Achse (GDy) legt eine elektrische Spannung zwischen der unteren Statorelektrode (Ela4y) und der unteren Rotorelektrode (Elb4y) des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y) an. Bevorzugt befindet sich die untere Rotorelektrode (Elb4y) des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y) auf dem gleichen elektrischen Potenzial, wie der Rahmen (RM). Der Luftspalt (AG2) zwischen dem zweiten Drehkörper (Ry) und dem ersten Drehkörper (Rx) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die obere Statorelektrode (Ela3y) des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y) von der oberen Rotorelektrode (Elb3y) des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y Der Luftspalt (AG2) zwischen dem zweiten Drehkörper (Ry) und dem ersten Drehkörper (Rx) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die untere Statorelektrode (Ela4y) des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y) von der unteren Rotorelektrode (Elb4y) des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y). Der Luftspalt (AG2) zwischen dem zweiten Drehkörper (Ry) und dem ersten Drehkörper (Rx) des MEMS-Goniometers (MEMSG) trennt die obere Rotorelektrode (Elb3y) des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x) und die untere Rotorelektrode (Elb4y) des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y) von dem Zwischenwafer (Si1) oder dem Handle-Wafer (Si0).
Lagerung der Drehkörper
Die erste X-Achse (AXx) und die zweite Y-Achse (AXy) sind bevorzugt nicht parallel. Die erste X-Achse (AXx) und die zweite Y-Achse (AXy) sind bevorzugt senkrecht zueinander orientiert. Die erste X-Achse (AXx) ist bevorzugt parallel zur Oberfläche des MEMS-Goniometers (MEMSG), die bevorzugt die Oberfläche des Device-Wafers (Si2) bildet, orientiert. Die zweite Y-Achse (AXy) ist bevorzugt parallel zur Oberfläche des MEMS-Goniometers (MEMSG), die bevorzugt die Oberfläche des Device-Wafers (Si2) bildet, orientiert. Das MEMS-Goniometer (MEMSG) kann bei Bedarf einen dritten Z-Aktor aufweisen. Bei diesem dritten Z-Aktoren kann es sich beispielswese um einen dritten sogenannten Comb-Drive (CBDRV1x) handeln, der mittels elektrostatischer Kräfte eine Rotationsbewegung um eine dritte Z-Achse (AXz), die senkrecht zur Oberfläche des MEMS-Goniometers (MEMSG) sein kann, antreiben kann. Der dritte Z-Aktor kann typischer Weise mittels elektrostatischer Kräfte die Rotationsbewegung um die dritte Z-Achse (AXz) antreiben. Das MEMS-Goniometer (MEMSG) weist bevorzugt einen drehbar um die erste X-Achse (AXx) gelagerten ersten Drehkörper (Rx) auf. Dieser erste Drehkörper (Rx) ist bevorzugt mittels eines ersten Lagers oder einer ersten Feder (GR1x) der ersten X-Achse (AXx) mit dem Rahmen (RM) drehbar um die erste X-Achse (AXx) verbunden. Ganz besonders bevorzugt ist dieser erste Drehkörper (Rx) zusätzlich mittels eines zweiten Lagers oder einer zweiten Feder (GR2x) der ersten X-Achse (AXx) mit dem Rahmen (RM) drehbar um die erste X-Achse (AXx) verbunden. Diese ersten Aktoren (CBDRV1x, CBDRV2x) können den ersten Drehkörper (Rx) um die erste X-Achse (AXx) gegenüber dem Rahmen (RM) verdrehen.
Kristall (HDNV)
Der Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren ist bevorzugt über den zweiten Drehkörper (Ry) und ggf. einen nicht gezeichneten dritten Drehkörper (Rz) mit dem ersten Drehkörper (RX) mechanisch fest verbunden. Der Kristall (HDNV) umfasst bevorzugt zumindest ein paramagnetisches Zentrum und/oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein Paar paramagnetischer Zentren und/oder eine Vielzahl Paare paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere paramagnetische Zentren, die an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sind, und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren, die an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung dieser Paare paramagnetischer Zentren koppelbar sind. In einer Weiterbildung umfasst der der Kristall (HDNV) einen Diamantkristall, wobei der Diamantkristall (HDNV) ein oder mehrere paramagnetische Zentren, insbesondere ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere ST1-Zentren und/oder ein oder mehrere TR12-Zentren und/oder ein oder mehrere SiV-Zentren und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren und/oder ein oder mehrere gekoppelte NV-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte ST1-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere gekoppelte TR12-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere SiV-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere GeV-Zentren-Paare und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren, aufweist. In einer weiteren Weiterbildung weist das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen oder mehrere zweite Aktoren (CBDRV1y, CBDRV2y) auf. Das MEMS-Goniometer (MEMSG) weist dabei vorzugsweise einen drehbar um eine zweite Y-Achse (AXy) gelagerten zweiten Drehkörper (Ry) auf. Der zweite Drehkörper (Ry) ist bevorzugt mittels eines ersten Lagers oder einer ersten Feder (GR1y) der zweiten Y-Achse (AXy) und eines zweiten Lagers oder einer zweiten Feder (GR2y) der zweiten Y-Achse (AXy) gegenüber dem ersten Drehkörper (Rx) drehbar um die zweite Y-Achse (AXy) und mit dem ersten Drehkörper (Rx) mittels eines ersten Lagers oder einer ersten Feder (GR1y) der zweiten Y-Achse (AXy) und eines zweiten Lagers oder einer zweiten Feder (GR2y) der zweiten Y-Achse (AXy) mechanisch bevorzugt fest verbunden. Die zweiten Aktoren (CBDRV1y, CBDRV2y) können bevorzugt den zweiten Drehkörper (Ry) um die zweite Y-Achse (AXy) gengenüber dem ersten Drehkörper (Rx) verdrehen. Dabei ist bevorzugt der Kristall (HDNV) mit zweiten Drehkörper (Ry) mechanisch fest verbunden. Der Kristall (HDNV) ist bevorzugt insbesondere bevorzugt mittels Klebung mit einem Kleber (GL) mit dem ersten Drehkörper (RX) über den zweiten Drehkörper (Ry) mechanisch fest verbunden. Eine Lötung mit einem Lot (GL) ist ebenfalls denkbar. Der Kristall (HDNV) ist bevorzugt mit dem Rahmen (RM) über den ersten Drehkörper (RX) und über den zweiten Drehkörper (Ry) mechanisch fest verbunden. Bevorzugt weist der zweite Drehkörper (Rx) eine Vertiefung (VT) auf, in die der Kristall (HDNV) eingebracht ist.
Bevorzugt weist der zweite Drehkörper (Ry) ein oder mehrere magnetfelderzeugende Vorrichtungsteile (MG) auf. Hierbei kann es sich beispielsweise um ferromagnetische Strukturen handeln, die aus einem ferromagnetischen Schicht herausgeätzt sind und die vormagnetisiert sind.
In einer weiteren Weiterbildung weist das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen oder mehrere dritte Aktoren (CBDRV1z, CBDRV2z) auf. In dem Fall weist bevorzugt das MEMS-Goniometer (MEMSG) einen drehbar um eine dritte Z-Achse (AXz) gelagerten dritten Drehkörper (Rz) auf. In dem Fall ist bevorzugt der dritte Drehkörper (Rz) mittels eines ersten Lagers oder einer ersten Feder (GR1z) der dritten Z-Achse (AXz) und eines zweiten Lagers oder einer zweiten Feder (GR2z) der dritten Z-Achse (AXz) mit dem zweiten Drehkörper (Ry) drehbar um die dritte Z-Achse (AXz) verbunden. In dem Fall können bevorzugt dritte Aktoren (CBDRV1z, CBDRV2z) den dritten Drehkörper (Rz) um die dritte Z-Achse (AXz) gegenüber dem den zweiten Drehkörper (Ry) um die dritte Z-Achse (AXz) verdrehen. Der Kristall (HDNV) ist in diesem Fall stattdessen bevorzugt mit dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest verbunden und nicht unmittelbar mit dem zweiten Drehkörper (Ry). Der Kristall (HDNV) ist jedoch indirekt mit dem zweiten Drehkörper (Ry) über den dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest verbunden, da der dritte Drehkörper (Rz) fest und drehbar mit dem zweiten Drehkörper (Ry) bevorzugt verbunden ist. Somit ist dann auch der Kristall (HDNV) mit dem ersten Drehkörper (RX) über den zweiten Drehkörper (Ry) und über den dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest und drehbar verbunden. Letztlich ist somit bevorzugt wieder der Kristall (HDNV) mit dem Rahmen (RM) über den ersten Drehkörper (RX) und über den zweiten Drehkörper (Ry) und über den dritten Drehkörper (Rz) mechanisch fest und um drei Achsen drehbar verbunden.
Nach der Durchführung des Wafer-Herstellungsprozesses trennt ein sogenannter Säge-Prozess anschließend die bis dahin im Herstellungsprozess noch im Wafer-Verbund vereinten MEMS-Goniometer (MEMSG) zu vereinzelten MEMS-Goniometern (MEMSG). Ein Assembly-Prozess klebt oder lötet diese vereinzelten MEMS-Goniometer (MEMSG) dann mittels eines Klebers oder eines Lots auf eine Montagefläche eines Leadframes eines Gehäuses (GH). Bevorzugt handelt es sich bei dem Gehäuse (GH) um ein Open-Cavity-Gehäuse. Die hier vorgelegte Schrift verweist hierzu auf die internationale Anmeldung WO 2021 013 308 A1 (PCT/ DE2020/100 648 ), deren Offenbarungsgehalt soweit dies entsprechend dem jeweiligen nationalen Recht zulässig ist, vollständiger Teil der hier vorgelegten Offenlegung ist.
Die 17 bis 19 sind schematisch vereinfacht und nicht maßstabsgerecht. Die Verdrahtung und die innere Struktur der Blöcke wurden zur Vereinfachung weggelassen. Nur die wichtigsten Blöcke werden in den 17 bis 19 dargestellt.
Figuren 20, 21 und 22
20 und 21 zeigt eine solche beispielhafte mikromechanische Ausrichtvorrichtung (MEMSG) der 17 bis 18 zur Ausrichtung der Kristalle (HDNV) innerhalb des Gehäuses (GH) im Querschnitt. Die Schnittlinien sind in den 17 bis 18 markiert. Eine solche Ausrichtvorrichtung umfasst bevorzugt ein MEMS-Goniometer (MEMSG). D.h. die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst bevorzugt eine mikromechanische Vorrichtung, die als Ausrichtvorrichtung dienen kann. Die Vorrichtung umfasst typischerweise des Weiteren einen Kristall (HDNV) mit paramagnetischen Zentren und/oder Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder Clustern paramagnetischer Zentren und/oder Clustern gekoppelter Paare paramagnetischer Zentren. Die hier vorgelegte Schrift verweist auf die obigen Ausführungen hierzu. Das vorgeschlagene MEMS-Goniometer (MEMSG) ist vorzugsweise in einem mikrolithografischen Prozess gefertigt. Basis des MEMS-Goniometers (MEMSG) ist typischerweise ein Wafer, auf und in dem ein MEMS-Herstellungsprozess des MEMS-Goniometers (MEMSG) typischerweise eine Vielzahl von MEMS Goniometern (MEMSG) parallel erzeugt. Der Wafer ist bevorzugt ein Halbleiterwafer. Ganz besonders bevorzugt ist der Halbleiterwafer ein Silizium- oder Germanium- oder SiC-Wafer oder ein Wafer aus einem Halbleitermaterial mit einem direkten Bandübergang. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Wafer um einen SOI-Wafer (Silicon On Insulator), der aus mehreren Wafern aufgebaut ist, die durch eine oder mehrere Isolationsschichten (OX1, OX2) miteinander verbunden sind. Ganz besonders bevorzugt umfasst der Wafer einen ersten Wafer (Si0), den diese Schrift im Folgenden auch als Handle-Wafer (Si0) bezeichnet. Der Handle-Wafer (Si0) ist in dem Beispiel der 20 mit einer ersten Isolierschicht (OX1) versehen. Bevorzugt sind die Wafer einkristallin. Bevorzugt ist der Handle-Wafer (Si0) ein einkristalliner Wafer. Der Handle-Wafer (Si0) ist beispielsweise bevorzugt ein Wafer aus einem Halbleitermaterial. Der Handle-Wafer (Si0) ist beispielsweise ganz besonders bevorzugt ein Silizium-Wafer. Weniger bevorzugt ist der Handle-Wafer (Si0) ein SiC oder ein Wafer aus einem III/V-Material oder dergleichen. Ein zweiter Wafer, der Zwischen-Wafer (Si1) ist in dem Beispiel der 20 auf der Oberfläche des Handle-Wafers (Si0) befestigt. Der Zwischen-Wafer (Si1) ist in dem Beispiel der 20 mit einer zweiten Isolierschicht (OX2) versehen. Bevorzugt ist der Zwischen-Wafer (Si1) ein einkristalliner Wafer. Der Zwischen-Wafer (Si1) ist beispielsweise bevorzugt ein Wafer aus einem Halbleitermaterial. Der Zwischen-Wafer (Si1) ist beispielsweise ganz besonders bevorzugt ein Silizium-Wafer. Weniger bevorzugt ist der Zwischen-Wafer (Si1) ein SiC oder ein Wafer aus einem III/V-Material oder dergleichen. Bevorzugt hat der Zwischenwafer eine Dicke von kleiner 100 µm und/oder besser kleiner 50 µm und/oder besser kleiner 20 µm und/oder besser kleiner 10 µm und/oder besser kleiner 5 µm. Wird der Zwischenwafer zu dünn, so leidet die mechanische Stabilität. Ist die Masse zu groß, so ist die mechanische Dynamik herabgesetzt, da die Masse des ersten Drehkörpers (Rx) steigt. Ein dritter Wafer, der Device-Wafer (Si2) ist in dem Beispiel der 20 auf der Oberfläche des Zwischen-Wafers (Si01) befestigt. Die Befestigung erfolgt bevorzugt durch Bondung.
Typischerweise verbindet die erste Isolationsschicht (OX1) als SiO₂-Schicht den Handle-Wafer (Si0) mit dem Zwischen-Wafer (Si1). Der Zwischen-Wafer (Si1) ist also typischerweise auf den Handle-Wafer (Si0) aufgebondet. In Teilen dient die erste Isolationsschicht (OX1) als Opferschicht während der Herstellung des beispielhaften MEMS-Goniometers (MEMSG). Ein vorzugsweise nass-chemischer oder gas-chemischer Ätzprozess entfernt Teile der ersten Isolationsschicht (OX1) und greift die übrigen Komponenten des MEMS-Goniometers (MEMSG) möglichst nicht oder nur wenig an. Auf diese Weise fertigt der Herstellungsprozess Teile eines ersten Luftspalts (AG1), der einen Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) von dem ersten Drehkörper (RX) separiert, so dass der erste Drehkörper (RX) gegenüber dem Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) um eine erste X-Achse (AXx) eingeschränkt drehbar wird.
Typischerweise verbindet die zweite Isolationsschicht (OX2) als SiO₂-Schicht den Zwischen-Wafer (Si1) mit dem Device-Wafer (Si2). Der Device-Wafer (Si2) ist also typischerweise auf den Zwischen-Wafer (Si1) aufgebondet. In Teilen dient die zweite Isolationsschicht (OX2) als Opferschicht während der Herstellung des beispielhaften MEMS-Goniometers (MEMSG). Ein vorzugsweise nass-chemischer oder gas-chemischer Ätzprozess entfernt Teile der zweiten Isolationsschicht (OX2) und greift die übrigen Komponenten des MEMS-Goniometers (MEMSG) möglichst nicht oder nur wenig an. Auf diese Weise fertigt der Herstellungsprozess Teile eines zweiten Luftspalts (AG2), der den ersten Drehkörper (RX) des MEMS-Goniometers (MEMSG) von einem zweiten Drehkörper (RY) separiert, so dass der zweite Drehkörper (RY) um eine zweite Y-Achse (AXy) eingeschränkt gegenüber dem ersten Drehkörper (RX) des MEMS-Goniometers (MEMSG) drehbar wird. Der Herstellprozess umfasst dabei Schritte zum Durchätzen des Device-Wafers (S2), des Zwischen-Wafers (S1) und die zweiten Isolierschicht (OX2), um den Zugriff der Ätzmittel zu den Opferschichten und das Loslösen der Drehkörper (RX, RY) vom Rahmen (RM) oder dem anderen Drehkörper (RX) zu gewährleisten.
Der zweite Drehkörper (Ry) weist Ätzlöcher (EH) auf, die dazu dienen, dass die Unterätzung der zweiten Isolierschicht (OX2) ausreicht, um eine Trennung von zweitem Drehkörper (Ry) und erstem Drehkörper (Rx) zu erreichen.
20 zeigt einen nicht maßstabsgerechten schematischen Schnitt längs der Linie A, A' der 17.
21 zeigt einen nicht maßstabsgerechten schematischen Schnitt längs der Linie B-B' der 17.
22 entspricht der 21 mit dem Unterschied, dass der Dimant (DIA) nur einen HD-NV-Diamantbereich (HDNV) aufweist. Der HD-NV-Diamantberiech weist die Merkmale eines HD-NV-Diamanten im Sinne der hier vorgelegten Schrift auf.
Ein HD-NV-Diamant (HDNV) bzw. ein HD-NV-Diamantbereich im Sinne der hier vorgelegten Schrift umfasst eine hohe Dichte von NV-Zentren oder eine hohe Dichte von NV-Zentren-Paaren zweier gekoppelter NV-Zentren. Der HD-NV-Diamant (HDNV) ist typischerweise für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt. Ein herausstechendes Merkmal u.a. ist, dass die Fluoreszenzintensitätskurve der Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paares in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum HD-NV-Diamanten externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.1,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren des NV-Zentren-Paares hinweist.
Ein anderes Herausstechendes Merkmal eines HD-NV-Diamanten bzw. eines HD-NV-Diamantbereiches kann sein, dass die Fluoreszenzverzögerungskurve der Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paares gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines davon abgeleiteten Signals bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum HD-NV-Diamanten bzw. dem HD-NV-Diamantbereich externen magnetischen Feldes einen typischen Verzögerungsanstieg (englisch: increase) des Fluoreszenzverzögerungswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 59,5mT (E_59.1,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den NV-Zentren des NV-Zentren-Paares hinweist.
Figur 23
23 entspricht im Wesentlichen der 17. Die 23 zeigt wieder ein beispielhaftes MEMS-Zweikreisgoniometer (MEMSG) mit einem Kristall (HDNV) mit paramagnetischen Zentren. Wie zuvor kann das MEMS-Goniometer (MEMSG) den Kristall gegenüber einem Gehäuse (GH) oder der Richtung der magnetischen Flussdichte B eines magnetischen Feldes B durch Drehungen um eine erste X-Achse (AXx) und/oder eine zweite Y-Achse (AXy) ausrichten. Die Vorrichtung der 23 weist die hierzu notwendigen Steuerungen, Treiber und mikromechanischen Antriebe und Hilfsvorrichtungen auf. Der hier beschriebene Abschnitt verweist hierzu auf die Beschreibung der 17 bis 22, die in analoger Weise auch hier zutreffen. Die beispielhafte Anordnung der Vorrichtung der 23 weist jedoch im Gegensatz zur Anordnung der 17 bis 22 keine Pumpstrahlungsquelle (LD) auf. Die Pumpstrahlungsquelle (LD) ist also bevorzugt extern angeordnet und bestrahlt die Vorrichtung der 23 von extern mit Pumpstrahlung (LB). Bevorzugt sind die Treiberschaltung (LDDRV) für die Pumpstrahlungsquelle (LD) und die Steuervorrichtung für die Pumpstrahlungsquelle (LD) jedoch Teil des ko-integrierten MEMS-Goniometers (MEMSG). Es kann zweckmäßig sein, wenn die Leistungstransistoren der Endstufe der Treiberschaltung (LDDRV) für die Ansteuerung der Pumpstrahlungsquelle (LD) extern zum MEMS-Goniometer (MEMSG) angeordnet sind. Die nachfolgenden 24 und 25 zeigen eine beispielhafte Anordnung einer externen Pumpstrahlungsquelle (LD), die die paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) im Zentrum des MEMS-Goniometers (MEMSG) von oben mit Pumpstrahlung (LD) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlen kann. Das beispielhafte MEMS-Goniometer (MEMSG) der 23 weist daher keine Pumpstrahlungsquelle (LD) und keinen ersten Lichtwellenleiter (LWL1) von der Pumpstrahlungsquelle (LD) zum Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren auf. Stattdessen weist das MEMS-Goniometer (MEMSG) eine Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung auf. Die Z-Magnetfeldsteuerung (MFSz) der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung bestromt die Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) zur Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung mit einem elektrischen Strom Hierdurch kann die Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) ein geeignetes Bias-Feld als magnetische Flussdichte am Ort der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) in Z-Richtung einstellen.
Figur 24
24 entspricht der 22. Die 24 verdeutlicht schematisch vereinfacht und nicht maßstabsgerecht, wie eine externe Pumpstrahlungsquelle (LD) mittels eines optischen Systems (OSYS) dien Kristall (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlt. Bevorzugt steuert das MEMS-Goniometer (MEMSG) die Pumpstrahlungsquelle (LD) mittels eines Modulationssignals (S5) des MEMS-Goniometers (MEMSG). Das Beispiel der 24 zeigt beispielhaft als Kristall (HDNV) einen Diamanten (Dia) mit einem HD-NV-Diamantbereich (HDNV) auf dem MEMS-Goniometer der 22.
Figur 25
25 entspricht im Wesentlichen der 24, wobei der HD-NV-Diamantbereich (HDNV) durch einzelne paramagnetische Zentren und zwar ein erstes paramagnetisches Zentrum (NV1) und ein zweites paramagnetisches Zentrum (NV2) ersetzt ist.
Figur 26
26 zeigt den Schnitt von 24 mit einem ersten Lichtwellenleiter (LWL1) und einem zweiten Lichtwellenleiter (LWL2) statt mit nur einem Lichtwellenleiter (LWL1).
Figur 27
27 zeigt den Schnitt der 25 ohne Pumpstrahlungsquelle (LD) und optischem System (OSYS).
Figur 28
28 zeigt die Nutzung des Vorschlags für den Einbau des MEMS-Goniometers (MEMSG) in ein Gehäuse. (GH). Das Gehäuse (GH) ist bevorzugt ein sogenanntes Open-Cavity-Gehäuse mit einer Kavität (CAV) in die das MEMS-Goniometer (MEMSG) eingesetzt wird. Hierzu wird das MEMS-Goniometer (MEMSG) mittels eines Klebers (GL) an einer Verbindungsfläche (VF) zwischen dem jeweiligen Kristall der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung und dem jeweiligen Gehäuse (GH) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung innerhalb der Kavität (CAV) des Gehäuses (GH) befestigt. Die 28 zeigt als beispielhaftes MEMS-Goniometer (MEMSG) das der 27. Das Gehäuse (GH) weist in der Bodenfläche Anschlüsse (AN) und eine Die-Insel (DI) zur Montage des MEMS-Goniometers (MEMSG) mittels Klebung durch einen Kleber (GL) auf. Die Die-Insel der 27 ist ein sogenanntes Exposed-Die-Pad, dass sie elektrische Kontaktierung des Handle-Wafers (Si0) des MEMS-Goniometers (MEMSG) über einen leitfähigen Kleber (GL) erlaubt.
Sowohl die Anschlüsse (AN) als auch die Die-Insel (DI) weisen eine typischerweise metallische und elektrisch leitfähige Unterseite auf, die jeweils eine elektrische Anschlussfläche (AF) bildet. Die Anschlussflächen (AF) liegen bevorzugt in einer Montagefläche.
Die Montagefläche der Anschlussflächen (AF) weist eine erste Flächennormale (FNAN) auf, die definitionsgemäß senkrecht zur Montagefläche der Anschlussflächen (AF) ist.
Die Verbindungsfläche (VF) zwischen dem jeweiligen Kristall der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung und dem jeweiligen Gehäuse (GH) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung innerhalb der Kavität (CAV) des Gehäuses (GH) weist eine zweite Flächennormale (FNDI) auf. Diese Flächennormale (FNDI) ist definitionsgemäß senkrecht zur Verbindungsfläche (VF).
Bonddrähte (BO) verbinden die Anschlüsse (AN) des Gehäuses (GH) elektrisch mit den Bond-Pads des MEMS-Goniometers (MEMSG).
Die Anordnung der 28 zeigt die vorschlagsgemäße Kalibrierung des MEMS-Goniometers (MEMSG).
Bei der Kalibrierung veranlasst ein elektrisches Testsystem, dass die elektrischen Anschlüsse des Gehäuses (GH) kontaktiert, das MEMS-Goniometer (MEMSG) dazu, verschiedene Winkelpositionen einzunehmen. Bevorzugt verfügt die Testvorrichtung über einen Magnetfeldgenerator, der eine magnetische Flussdichte B mit einer Richtung der magnetischen Flussdichte B parallel zur ersten Flächennormalen (FNAN) oder parallel zur zweiten Flächennormalen (FNDI) erzeugt.
Die Stärke der magnetischen Flussdichte B ist bevorzugt so gewählt, dass sie der kennzeichnenden Flussdichte B eines Fluoreszenzmerkmals des Kristalls (HDNV) entspricht.
Das Testsystem veranlasst nun das MEMS-Goniometer (MEMSG) systematisch um verschiedene Winkel zu verkippen. Ist die Kristallrichtung des Kristalls (HDNV) in der richtigen Art und Weise ausgerichtet so zeigt die Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) ein Fluoreszenzmerkmal.
Damit kann der Ausrichtvorgang abgeschlossen werden. Die Testvorrichtung programmiert dann die Einstellparameter des MEMS-Goniometers (MEMSG) für genau diese Ausrichtung des Kristalls bevorzugt in den nicht flüchtigen Speicher (NVM) des MEMS-Goniometers (MEMSG) oder stellt diese Werte bei Auslieferung des MEMS-Goniometers (MEMSG) zur Verfügung.
In dem Beispiel der 28 handelt es sich bei dem Kristall (HDNV) um einen Kristall mit paramagnetischen Zentren, die das MEMS-Goniometer (MEMSG) relativ zum Gehäuse kalibrierend ausrichtet. Die hier vorgelegte Schrift empfiehlt mittels eines Ausrichtschuhs während des Einklebens des Kristalls (HDNV) diesen bereits so einzukleben, dass ein oder mehrere paramagnetische Zentren des Kristalls und/oder ein DH-NV-Diamantbereich eines Diamanten als Kristall bereits bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) während des Einklebens ein Fluoreszenzmerkmal zeigen. In dem Fall ist es Günstig, wenn der Ausrichtschuh den Kristall um zwei rotatorische Freiheitsgrade während des Einklebens drehen kann und so den Kristall während des Einklebens genau orientieren kann.
Figur 29
Nach dem Kalibrieren der Ausrichtung des Kristalls (HDNV) durch das MEMS-Goniometer (MEMSG) kann das Gehäuse der 28 mit einem Deckel (DE) verschlossen werden.
Figur 30
30 entspricht der 28, wobei nun der Kristall einen Bereich hoher Dichte paramagnetische Zentren aufweist. In dem Beispiel der 30 handelt es sich um einen Diamanten (Dia) mit einem HD-NV-Diamantbereich (HDNV).
Figur 31
31 entspricht der 29, wobei nun der Kristall einen Bereich hoher Dichte paramagnetische Zentren aufweist. In dem Beispiel der 30 handelt es sich um einen Diamanten (Dia) mit einem HD-NV-Diamantbereich (HDNV).
Figur 32
Die 32 entspricht im Wesentlichen der 29. Nun jedoch ist der Deckel (DE) mit einer Pumpstrahlungsquelle (LD) versehen, die den Kristall (HDNV) von oben mit Pumpstrahlung (LB) bestrahlen kann. Bevorzugt ist der Deckel (DE) des Gehäuses (GH) eine gedruckte Schaltung (PCB=Printed Circuit Board).
Figur 33
33 zeigt eine Hall-Platte (HAL) in einem Halbleitersubstrat (Sub) im schematischen, nicht maßstabsgerechten Querschnitt. Die Hallplatte (HAL) ist bevorzugt eine niedrig dotierte, möglichst dünne halbleitende Schicht eines ersten Leitungstyps in einem halbleitenden Substrat (sub) eines anderen, zweiten Leitungstyps. Ein erster Kontakt (K1) und ein zweiter Kontakt (K2) sowie typischerweise zwei weitere Kontakte, die in der 33 senkrecht zur Bildebene typischerweise oberhalb und unterhalb der Bildebene angeordnet wären, kontaktieren die Hallplatte (HAL) elektrisch. Wir verweisen hier beispielhaft auf die DE 1474 100 A , EP 3 427 469 B1 und die Webseite https://de.wikipedia.org/wiki/Hall-Effekt.
Bevorzugt ist die Hall-Platte im Zentrum des MEMS-Goniometers unterhalb des Kristalls (HDNV) gefertigt. In den vorausgehenden Aufsichten ist die Hallplatte in der Regel nicht eingezeichnet, da der zweite Drehkörper (Ry) dort eine Vertiefung (VF) zur Aufnahme des Kristalls (HDNV) aufweist.
Figur 34
34 zeigt ein MEMS-Goniometer mit einer Hall-Platte (HAL) statt der Vertiefung (VT).
Der Ansteuerschaltkreis für die Hall-Platte ist typischerweise ein Teil des Hall-Steuer- und Auswerteschaltkreises (HALC).
Figur 35
35 zeigt eine beispielhafte Kopplung einer Atomuhr mit einem Wellenformgenerator (WFG) zur Erzeugung eines Modulationssignals (S5) besonders hoher Präzision. Im konkreten Fall schlägt die hier vorgelegte Schrift also einen Wellenformgenerator (WFG) mit einer Atomuhr (ATC) als Zeitbasis des Taktgenerators (OSZ) des Wellenformgenerators (WFG) vor. Im vorliegenden Beispiel umfasst eine solche beispielhafte Ausprägung der Vorrichtung zur Ansteuerung paramagnetischer Zentren die Atomuhr (ATC), die als Frequenznormal dient und ein Referenzfrequenzsignal (RefSig) als Referenzfrequenz liefert, die WFG-Zeitbasis, die dieses Referenzsignal an die Erfordernisse des Wellenformgenerators (WFG) anpasst und den Basistakt für den Wellenformgenerator (WFG) liefert, den Wellenformgenerator, der auf dieser Basis die Steuersignale zur Ansteuerung der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) liefert. Die hier vorgelegte Schrift schlägt somit ein Wellenformgeneratorsystem zur Ansteuerung der paramagnetischen Zentren vor, das eine besonders hohe Präzision aufweist. Die Atomuhr (ATC) kann örtlich von der Vorrichtung mit dem Kristall (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren entfernt sein und mit dieser über einen hier nicht weiter spezifizierten Übertragungskanal (TXL) für das Referenzfrequenzsignal (RefSig) gekoppelt sein. Eine Beispielhafte Atomuhr (ATC) ist beispielsweise aus der Schrift EP 3 745 216 B1 bekannt. Die Atomuhr (ATC) liefert bevorzugt ein Referenzfrequenzsignal (RefSig). Dieses Referenzfrequenzsignal (RefSig) weist eine besondere Genauigkeit auf und besitzt bevorzugt eine Referenzfrequenz. Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher ein Wellenformgeneratorsystem mit einem Wellenformgenerator (WFG) und einer Atomuhr (ATC) vor. Die Atomuhr (ATC) erzeugt ein Referenzfrequenzsignal (RefSig). Die Atomuhr (ATC) kann das Referenzfrequenzsignal (RefSig) drahtgebunden und/oder drahtlos an den Wellenformgenerator (WFG) übertragen. Der Wellenformgenerator (WFG) umfasst eine Zeitbasis (TB). Die Zeitbasis (TB) erzeugt ein Frequenzsignal (FS). Die Zeitbasis (TB) des Wellenformgenerators (WFG) ist mit dem Referenzfrequenzsignal (RefSig) synchronisiert. Das bedeutet, dass die Frequenzen des Referenzfrequenzsignals (RefSig) und des Frequenzsignals (FS) in einem Verhältnis zueinanderstehen, das durch einen Bruch zweier ganzer positiver Zahlen a und b beschreibbar ist und dass der Frequenzwert des Frequenzsignals (FS) geteilt durch den Frequenzwert des Referenzfrequenzsignals (RefSig) gleich dem Wert des Bruchs von a geteilt durch b ist. Der Wellenformgenerator (WFG) erzeugt ein Modulationssignal (S5) in Abhängigkeit von der Zeitbasis und damit in Abhängigkeit von dem Referenzfrequenzsignal (RefSig). Diese Erzeugung des Modulationssignals (S5) basiert auf dem Frequenzsignal (FS). Das Modulationssignal (S5) oder ein daraus abgeleitetes Signal dient dann zur Ansteuerung zumindest eines Quantenpunkts oder einer oder mehrerer paramagnetischer Zentren. Bevorzugt umfasst die Zeitbasis einen Oszillator (OSZ), einen ersten Teiler (DV1), einen zweiten Teiler (DV2), einen Regler (CTR) und einen Phasendetektor (PHD). Die Frequenz des Oszillators (OSZ) hängt von dem Wert eines Steuersignals (STS) ab. Der Oszillator (OSZ) erzeugt das Frequenzsignal (FS). Der erste Teiler (DV1) erzeugt aus dem Frequenzsignal (FS) ein geteiltes Frequenzsignal (DFS). Der zweite Teiler (DV2) erzeugt aus dem Referenzfrequenzsignal (RefSig) ein geteiltes Referenzfrequenzsignal (DRefSig). Der Phasendetektor (PHD) vergleicht das geteilte Frequenzsignal (DFS) mit dem geteilten Referenzfrequenzsignal (DRefSig) und erzeugt ein Phasendifferenzsignal (PHDS). Der Regler (CTR) erzeugt aus dem Phasendifferenzsignal (PHDS) das Steuersignal (STS). Der Wellenformgenerator (WFG) erzeugt in Abhängigkeit von dem Frequenzsignal (FS) das Modulationssignal (S5). Beispielsweis kann ein Zähler (CNTR) die Pulse oder Nulldurchgänge des Frequenzsignals (FS) zählen und eine Speicheradresse (ADR) erzeugen. Ein Speicher (MEM) gibt den Wert (Val) aus, den er an dieser Speicheradresse (ADR) aufweist. Ein Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) erzeugt dann aus dem Wert (Val) das Modulationssignal (S5). Die vorgeschlagene Vorrichtung modifiziert dann mit Hilfe dieses Modulationssignals (S5) die quantenmechanischen Zustand eines oder mehrerer Quantenbits oder eines oder mehrerer paramagnetischer Zentren. Insbesondere kann die vorgeschlagene Vorrichtung dann mit Hilfe dieses Modulationssignals (S5) die quantenmechanischen Zustand eines oder mehrerer NV-Zentren in Diamant modifizieren.
Bevorzugt umfasst das hier beispielhaft beschriebene MEMS Goniometer (MEMSG) die Schaltungen zur Kommunikation mit der Atomuhr (ATC) und zum Empfang des Referenzfrequenzsignals (RefSig) durch das MEMS-Goniometer.
Bezugszeichenliste

ADC: Analog-zu-Digital-Wandler;
ADR: Speicheradresse;
AF: Anschlussfläche des Anschlusses (AN) des Gehäuses (GH);
AG: Luftspalt;
AG1: Luftspalt zwischen dem ersten Drehkörper (Rx) und dem Rahmen (RM) des MEMS-Goniometers (MEMSG);
AG2: Luftspalt zwischen dem zweiten Drehkörper (Ry) und dem ersten Drehkörper (Rx) des MEMS-Goniometers (MEMSG);
AN: elektrischer Anschluss des Gehäuses (GH);
AMP: Verstärker;
ATC: Atomuhr;
AXx: X-Achse der goniometrischen Positioniervorrichtung (Goniometer (MEMSG));
AXy: Y-Achse der goniometrischen Positioniervorrichtung (Goniometer (MEMSG));
AXz: Z-Achse der goniometrischen Positioniervorrichtung (Goniometer (MEMSG));
B: magnetische Flussdichte;
B0: magnetische Offset-Flussdichte;
BD: eine strahlungsundurchlässige Lackschicht (BD) oder funktionsäquivalentes Vorrichtungsteil;
Bext: externen magnetischen Flussdichte;
Bg: magnetischen Gesamtflussdichte;
BENG: externe Energiereserve oder Energiereserve der quantentechnologischen Vorrichtung. Bei der Energiereserve kann es sich beispielsweise um eine Spule, einen Kondensator, einen Akkumulator, eine aufladbare Batterie oder der gleichen handeln. Die Energiereserve versorgt in den ersten Zeiträumen bevorzugt empfindliche Vorrichtungsteile, wie den Wellenformgenerator (WFG), den Treiber (LDDRV) für die Pumpstrahlungsquelle (LD), den Verstärker (AMP) und den Lock-IN-Verstärker (LIA) und dergleichen mit den zugehörigen Spannungsreglern (SR2, SR3) mit störungsarmer elektrischer Energie hoher Qualität;
BENGIF: Schnittstelle für den Anschluss der externen Energiereserve (BENG);
CAV: Kavität des Open-Cavity-Gehäuses (GH). Das Open-Cavity-Gehäuse weist im Fertigungsprozess bevorzugt eine Zugangsöffnung auf, durch die die Montage, beispielsweise des MEMS-Goniometers (MEMSG) in der Kavität (CAV) erfolgen kann.
CBDRV1x: erster X-Achsen-Comb-Drive (= erster elektrostatischer Torsionsmotor für die X-Achse [AXx]);
CBDRV2x: zweiter X-Achsen-Comb-Drive (= zweiter elektrostatischer Torsionsmotor für die X-Achse [AXx]);
CBDRVly: erster Y-Achsen-Comb-Drive (= erster elektrostatischer Torsionsmotor für die Y-Achse [AXy]);
CBDRV2y: zweiter Y-Achsen-Comb-Drive (= zweiter elektrostatischer Torsionsmotor für die Z-Achse [AXy]);
CBDRV1z: erster Z-Achsen-Comb-Drive (= erster elektrostatischer Torsionsmotor für die Y-Achse [AXz]);
CBDRV2z: zweiter Z-Achsen-Comb-Drive (= zweiter elektrostatischer Torsionsmotor für die Z-Achse [AXz]);
CLK: Taktgenerator;
CNTR: Zähler;
CPU: Rechnerkern der Steuervorrichtung (STV);
CTR: Regler der Zeitbasis (TB) des Wellenformgenerators (WFG). Bevorzugt handelt es sich um einen PI oder PID Regler oder dergleichen.
DBS: dichroitischer Strahlteiler;
DBIF: Datenbusschnittstelle zum externen Datenbus (EXTDB);
DFS: geteiltes Frequenzsignal;
DI: Die-Insel in der Bodenfläche des Gehäuses (GH) zur Montage des beispielhaften MEMS-Goniometers (MEMSG) mittels Klebung durch einen Kleber (GL) oder ein Lot. Es handelt sich bevorzugt um eine Metallfläche zur Montage des beispielhaften Halbleiterkristalls des beispielhaften MEMS-Goniometers (MEMSG) mittels Klebung durch einen Kleber (GL) oder ein Lot;
DIA: Diamant;
DMT: Diamanthalter für den Diamanten (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren bzw. den HD-NV-Diamanten den Kristall mit den paramagnetischen Zentren. In dieser Schrift ist der Begriff Diamanthalter (DMT) synonym zum Begriff zweiter Drehkörper (Ry);
DRefSig: geteiltes Referenzfrequenzsignal;
DV1: erster Teiler der Zeitbasis (TB) des Wellenformgenerators (WFG);
DV2: zweiter Teiler der Zeitbasis (TB) des Wellenformgenerators (WFG);
E0.0,0: Hauptfluoreszenzmerkmal eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 0,00 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E0.0,1b: erstes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 0,0mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_0.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 2,10 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E0.0,2b: zweites oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 0,0mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_0.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 3,80 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E0.0,3b: drittes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 0,0mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_0.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 5,30 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E9.5,8a: achtes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 5,91 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E9,5,7a: siebtes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 6,70 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
Eg.5,6a: sechstes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 6,95 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E9.5,5a: fünftes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 7,21 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E9.5,4a: viertes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 7,85 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E9.5,3a: drittes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 8,12 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E9.5,2a: zweites unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 8,43 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E9.5,1a: erstes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 8,82 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E9.5,0: Hauptfluoreszenzmerkmal eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 9,38 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV). Der Wert von 9,38mT entstammt der 10;
E9.5,1b: erstes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 10,05 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E9.5,2b: zweites oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 10,55 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E9.5,3b: drittes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 11,10 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E9.5,4b: viertes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 11,60 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E9.5,5b: fünftes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 11,89 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E9.5,6b: sechstes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 9,5 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_9.5,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 12,12 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,11a: elftes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 31,22 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,10a: zehntes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 31,67 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,9a: neuntes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 31,78 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,8a: achtes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 32,00 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,7a: siebtes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 32,25 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,6a: sechstes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 32,63 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,5a: fünftes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 32,72 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,4a: viertes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 32,96 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,3a: drittes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 33,24 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,2a: zweites unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 33,53 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,1a: erstes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 33,65 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,0: Hauptfluoreszenzmerkmal eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 33,98 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV). Der Wert von 33,98mT entstammt der 7;
E34.0,1b: erstes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 34,28 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,2b: zweites oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 34,38 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,3b: drittes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 34,72 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,4b: viertes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 34,97 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,5b: fünftes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 35,24 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,6b: sechstes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 35,35 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,7b: fünftes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 35,74 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,8b: achtes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 36,03 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,9b: neuntes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 36,30 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,10b: zehntes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 36,44 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,11b: elftes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 36,67 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,12b: zwölftes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 36,80 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E34.0,13b: dreizehntes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 34,0 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_34.0,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 36,97 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E51.0,0: Hauptfluoreszenzmerkmal eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 51,00 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV). Der Wert von ca. 51,00mT entstammt der 3. Die 3 würde einen Wert von 50mT ebenso rechtfertigen. Eine Nachmessung ist hier geboten;
E59.5,0: Hauptfluoreszenzmerkmal eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 59,50 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV). Der Wert von ca. 59,50mT entstammt der 3. Eine Nachmessung ist hier geboten;
E102.4,9a: neuntes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 97,10 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E102.4,8a: achtes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 97,60 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E102.4,7a: siebtes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 98,00 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV);
E102.4,6a: sechstes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 98,40 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,5a: fünftes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 98,90 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,4a: viertes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 99,50 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,3a: drittes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 100,10 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,2a: zweites unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 101,10 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,1a: erstes unteres Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 101,80 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,0: Hauptfluoreszenzmerkmal eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 102.4 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV).;
E102.4,1b: erstes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 103,10 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,2b: zweites oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 103,80 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,3b: drittes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 104,80 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,4b: viertes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 105,50 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,5b: fünftes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 106,10 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,6b: sechstes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 106,60 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,7b: siebtes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 107,00 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,8b: achtes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 107,30 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsminimum und ein Verzögerungsmaximum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
E102.4,9b: neuntes oberes Nebenfluoreszenzmerkmal des 102,4 mT Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) eines beispielhaften HDNV-Diamanten (HDNV) bei einer magnetischen Flussdichte von ca. 107,70 mT. Es handelt sich typischerweise um ein Intensitätsmaximum und ein Verzögerungsminimum der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HDNV-Diamanten (HDNV);
EH: Ätzlöcher (EH). Die Ätzlöcher (EH) dienen dazu, dass die Unterätzung der zweiten Isolierschicht (OX2) ausreicht, um eine Trennung von zweitem Drehkörper (Ry) und erstem Drehkörper (Rx) zu erreichen;
ELalx: linke Statorelektrode des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x);
ELa1y: obere Statorelektrode des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y);
ELa2x: rechte Statorelektrode des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x);
ELa2y: untere Statorelektrode des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y);
ELa3x: linke Statorelektrode des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x);
ELa3y: obere Statorelektrode des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y);
ELa4x: rechte Statorelektrode des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x);
ELa4y: untere Statorelektrode des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y);
ELb1x: linke Rotorelektrode des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x);
ELb1y: obere Rotorelektrode des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y);
ELb2x: rechte Rotorelektrode des ersten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1x);
ELb2y: untere Rotorelektrode des ersten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV1y);
ELb3x: linke Rotorelektrode des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x);
ELb3y: obere Rotorelektrode des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y);
ELb4x: rechte Rotorelektrode des zweiten X-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2x);
ELb4y: untere Rotorelektrode des zweiten Y-Achsen-Comb-Drives (CBDRV2y);
EXTDB: externer Datenbus;
F1: Filter;
FL: Fluoreszenzstrahlung mit Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl);
FNAN: Lot auf Montagefläche, die von den unteren die Anschlussflächen (AF) der Anschlüsse (AN) des Gehäuses (GH) gebildet wird;
FNDI: Lot auf die Montagefläche (VF) der Die-Insel (DI) im Gehäuse (GH);
FS: Frequenzsignal;
GDx: X-Motorsteuerung für die X-Achse der Ausrichtvorrichtung für den Diamanten (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren bzw. den HDNV-Diamanten den Kristall mit den paramagnetischen Zentren;
GDy: Y-Motorsteuerung für die Y-Achse der Ausrichtvorrichtung für den Diamanten (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren bzw. den HDNV-Diamanten den Kristall mit den paramagnetischen Zentren;
GDz: Z-Motorsteuerung für die Z-Achse der Ausrichtvorrichtung für den Diamanten (HDNV) mit den paramagnetischen Zentren bzw. den HDNV-Diamanten den Kristall mit den paramagnetischen Zentren;
GL: Kleber bzw. Lot;
GR1x: erstes Lager oder erste Feder (GR1x) der ersten X-Achse (AXx);
GR2x: zweites Lager oder erste Feder (GR1x) der ersten X-Achse (AXx);
GRly: erstes Lager oder erste Feder (GR1x) der zweiten Y-Achse (AXy);
GR2x: zweites Lager oder erste Feder (GR1x) der zweiten Y-Achse (AXy);
GND: Bezugspotentialleitung;
HAL: Hall-Platte. Die Hallplatte (HAL) ist bevorzugt eine niedrig dotierte, möglichst dünne halbleitende Schicht eines ersten Leitungstyps in einem halbleitenden Substrat (sub) eines anderen Leitungstyps;
HLT: Halter. In dieser Schrift ist der Begriff Halter (HLT) synonym zum Begriff Rahmen (RM);
INTDB: interner Datenbus der Steuervorrichtung (STV);
λfl: Fluoreszenzstrahlungswellenlänge;
λpmp: Pumpstrahlungswellenlänge;
LB: Pumpstrahlung mit Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp);
LD: Laser bzw. Pumpstrahlungsquelle;
LDDRV: Treiberschaltung für die Pumpstrahlungsquelle (LD);
LDV: Ladevorrichtung. Die Ladevorrichtung dient der elektrischen Versorgung der quantentechnologischen Vorrichtung in zweiten Zeiträumen. In diesen zweiten Zeiträumen führt die Quantentechnologische Vorrichtung bevorzugt keine quantentechnologischen Verfahren durch. Die Ladevorrichtung lädt in diesen zweiten Zeiträumen bevorzugt eine Energiereserve (BENG). In den ersten Zeiträumen trennt die Trennvorrichtung (TS) bevorzugt die Ladevorrichtung von der Energiereserve (BENG) und die Energiereserve (BENG) versorgt dann in den ersten Zeiträumen die empfindlichen Vorrichtungsteile mit störungsarmer elektrischer Energie besserer Qualität;
LIA: Lock-In-Verstärker;
LWL: Lichtwellenleiter;
LWL1: erster Lichtwellenleiter;
LWL2: zweiter Lichtwellenleiter;
MDB: vorrichtungsinterner Datenbus;
MDBIF: Motordatenbusschnittstelle;
MEM: Speicher;
MFSx: X-Magnetfeldsteuerung der magnetischen Flussdichte B in X-Richtung für die X-Magnetfeldgeneratorspule (MGx) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in X-Richtung. Die X-Magnetfeldsteuerung für die X-Achse des Magnetfeldes steuert den elektrischen Strom durch die X-Magnetfeldgeneratorspule (MGx) für die Erzeugung des Magnetfeldes mit einer magnetischen Flussdichte B in X-Richtung. Typischerweise steuert der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Magnetfeldsteuerung der magnetischen Flussdichte B in X-Richtung in der Art, dass diese die X-Magnetfeldgeneratorspule (MGx) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in X-Richtung mit einem entsprechenden elektrischen Strom bestromt. Mit Hilfe eines beispielhaften X-Sensorelements (MSx) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in X-Richtung kann der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Stärke der realen magnetischen Flussdichte B in X-Richtung erfassten. In der Regel dürfte die Genauigkeit des beispielhaften X-Sensorelements (MSx) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in X-Richtung nicht so präzise, wie die Empfindlichkeit der Fluoreszenzmerkmale gegenüber Fehlausrichtungen des Magnetfelds gegenüber dem Kristall (HDNV) sein. Daher wird der Rechnerkern (CPU) letztlich über diesen Regelkreis (MFSx, MGx, MSX) nur eine Grobeinstellung der magnetischen Flussdichte B in X-Richtung vornehmen und dann mittels eines iterativen und Scan-basierenden Suchverfahrens das Extremum des anvisierten Fluoreszenzmerkmals suchen;
MFSy: Y-Magnetfeldsteuerung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung für die Y-Magnetfeldgeneratorspule (MGy) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung. Die Y-Magnetfeldsteuerung für die Y-Achse des Magnetfeldes steuert den elektrischen Strom durch die Y-Magnetfeldgeneratorspule (MGy) für die Erzeugung des Magnetfeldes mit einer magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung. Typischerweise steuert der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Y-Magnetfeldsteuerung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung in der Art, dass diese die Y-Magnetfeldgeneratorspule (MGy) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung mit einem entsprechenden elektrischen Strom bestromt. Mit Hilfe eines beispielhaften Y-Sensorelements (MSy) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung kann der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Stärke der realen magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung erfassten. In der Regel dürfte die Genauigkeit des beispielhaften Y-Sensorelements (MSy) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung nicht so präzise, wie die Empfindlichkeit der Fluoreszenzmerkmale gegenüber Fehlausrichtungen des Magnetfelds gegenüber dem Kristall (HDNV) sein. Daher wird der Rechnerkern (CPU) letztlich über diesen Regelkreis (MFSy, MGy, MSY) nur eine Grobeinstellung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung vornehmen und dann mittels eines iterativen und Scan-basierenden Suchverfahrens das Extremum des anvisierten Fluoreszenzmerkmals suchen;
MFSz: Z-Magnetfeldsteuerung der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung für die Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung. Die Z-Magnetfeldsteuerung für die Z-Achse des Magnetfeldes steuert den elektrischen Strom durch die Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) für die Erzeugung des Magnetfeldes mit einer magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung. Typischerweise steuert der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Z-Magnetfeldsteuerung der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung in der Art, dass diese die Z-Magnetfeldgeneratorspule (MGz) für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung mit einem entsprechenden elektrischen Strom bestromt. Mit Hilfe eines beispielhaften Z-Sensorelements (MSz) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung kann der Rechnerkern (CPU) der Steuervorrichtung (STV) die Stärke der realen magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung erfassten. In der Regel dürfte die Genauigkeit des beispielhaften Z-Sensorelements (MSz) für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung nicht so präzise, wie die Empfindlichkeit der Fluoreszenzmerkmale gegenüber Fehlausrichtungen des Magnetfelds gegenüber dem Kristall sein. Daher wird der Rechnerkern (CPU) letztlich über diesen Regelkreis (MFSz, MGz, MSZ) nur eine Grobeinstellung der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung vornehmen und dann mittels eines iterativen und Scan-basierenden Suchverfahrens das Extremum des anvisierten Fluoreszenzmerkmals suchen;
MG: magnetfelderzeugende Strukturen. Bevorzugt handelt es sich um ein vormagnetisiertes ferromagnetisches Material;
MGx: X-Magnetfeldgeneratorspule für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in X-Richtung;
MGy: Y-Magnetfeldgeneratorspule für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung. Die Y-Magnetfeldgeneratorspule für die Erzeugung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung ist in der Figur zwei nur als einfacher Kreis angedeutet. Dies dient der besseren Übersichtlichkeit. In der Figur zwei ist die Achse der Y-Magnetfeldgeneratorspule für die Erzeugung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung senkrecht zur Oberfläche der Figur zu denken;
MGz: Z-Magnetfeldgeneratorspule für die Erzeugung einer magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung;
MSAx: X-Motorsteuerung des X-Antriebs;
MSAy: Y-Motorsteuerung des Y-Antriebs;
MSAz: Z-Motorsteuerung des Z-Antriebs;
MSx: beispielhaftes X-Sensorelement für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in X-Richtung;
MSy: beispielhaftes Y-Sensorelement für die Umverteilung der magnetischen Flussdichte B in Y-Richtung;
MSz: beispielhaftes Z-Sensorelement für die Vermessung der magnetischen Flussdichte B in Z-Richtung;
NV1: erstes paramagnetisches Zentrum, beispielsweise erstes NV-Zentrum;
NV2: zweites paramagnetisches Zentrum, beispielsweise zweites NV-Zentrum;
NVM: nicht flüchtiger Speicher;
OSYS: optisches System;
OSZ: Oszillator der Zeitbasis (TB) des Wellenformgenerators (WFG);
OX1: erste Isolierschicht. Die erste Isolierschicht verbindet den Handle-Wafer (Si0) mit dem Zwischen-Wafer (Si1) der beispielhaften Ausführung des MEMS-Goniometers (MEMSG) der Figuren mechanisch und isoliert diese gegeneinander elektrisch;
OX2: zweite Isolierschicht. Die zweite Isolierschicht verbindet den Zwischen-Wafer (Si1) mit dem Device-Wafer (Si0) der beispielhaften Ausführung des MEMS-Goniometers (MEMSG) der Figuren mechanisch und isoliert diese gegeneinander elektrisch;
PD: Fotodetektor;
PHD: Phasendetektor der Zeitbasis (TB) des Wellenformgenerators (WFG);
PHDS: Phasendifferenzsignal des Phasendetektors (PHD) der Zeitbasis (TB) des Wellenformgenerators (WFG);
RAM: Schreiblesespeicher;
RefSig: Referenzfrequenzsignal der Atomuhr (ATC);
RES: Rücksetzschaltung;
RG: Regler. Bevorzugt umfasst der Regler um einen PI oder PID-Regler oder dergleichen. Der Regler wertet bevorzugt das Ausgangssignal der Auswertevorrichtung (AMP. LIA) aus und regelt mittels einem oder mehreren Regelsignalen die Ausrichtvorrichtung (RM, Rx, Ry, Rz bzw. DMT, RT, HLT) und/oder die magnetfelderzeugenden Vorrichtungsteile (MG, MGx, MGy, MGz, MFSy, MFSy, MFSz) so nach, dass beispielsweise die Intensität der Ausprägung eines Fluoreszenzmerkmals in der Fluoreszenzintensitätskurve und/oder in der Fluoreszenzverzögerungskurve extremal ist. Ein Rechnerkern (CPU) und/oder die Steuervorrichtung (STV) können den Regler oder dessen Funktion umfassen;
RM: Rahmen, insbesondere des MEMS-Goniometers (MEMSG);
RT: Rotationsvorrichtung. Die Rotationsvorrichtung ist in dieser Schrift synonym zum Begriff erster Drehkörper (Ry);
RX: erster Drehkörper;
RY: zweiter Drehkörper;
S0: Empfangssignal;
S1: verstärktes Empfangssignal;
S5: Modulationssignal oder Sendesignal. Das Modulationssignal ist bevorzugt ein pulsmoduliertes Signal. Ganz besonders bevorzugt ist es ein PFM-moduliertes Signal und/oder ein PWM-moduliertes Signal. Andere Modulationsformen können beispielsweise aber nicht nur PCM-Modulation, PFM-Modulation, PDM-Modulation sein. Die Modulation mit einem Spreiz-Code ist besonders bevorzugt. Besonders bevorzugt ist die Modulation mit einem Spreiz-Code auf Basis des Ausgangssignals eines so genannten True-Random-Noise-Generators (TRNG), der eine echte Zufallszahl erzeugt.
Si0: Handle-Wafer;
Si1: Zwischen-Wafer;
Si2: Device-Wafer;
SPRG: Spannungsregler. Der Spannungsregler entnimmt in ersten Zeiträumen, in denen die Ladevorrichtung (LDV) die quantentechnologische Vorrichtung nicht mit elektrischer Energie versorgt, störungsarme elektrische Energie aus der Energiereserve (BENG) und passt die entnommene Spannung bzw. die entnommenen Spannungen and die von der quantentechnologischen Vorrichtung benötigten Versorgungsspannungen an. Der Spannungsregler kann mehrere Spannungsregler umfassen. Ggf. und weniger bevorzugt versorgt der Spannungsregler zeitweise ein oder mehrere Teile der quantentechnologischen Vorrichtung auch in ersten Zeiträumen mit elektrischer Energie, wenn die quantentechnologische Vorrichtung ein quantentechnologisches Verfahren ausführt;
SR1: erster Spannungsregler;
SR2: zweiter Spannungsregler;
SR3: dritter Spannungsregler;
SR4: vierter Spannungsregler;
STS: Steuersignal des Reglers (CTR) der Zeitbasis (TB) des Wellenformgenerators (WFG);
STV: Steuervorrichtung;
TB: Zeitbasis;
TREN: elektrische Trench-Isolation der jeweiligen Statorelektrode (Elalx, Ela2x, Ela3x, Ela4x, Elaly, Ela2y, Ela3y, Ela4y) vom übrigen Device-Wafer-Material. Es handelt sich vorzugsweise um einen Graben, der von der Oberfläche des Device-Wafers vorzugsweise bis zur zweiten Isolationsschicht (OX2) bevorzugt komplett durch den Device-Wafer (Si2) hindurch geht und bevorzugt mit einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise SiO2, gefüllt ist;
TS: Trennvorrichtung. Die Trennvorrichtung trennt die Ladevorrichtung (LDV) von der Energiereserve in ersten Zeiträumen ab. Typischerweise sind diese ersten Zeiträume solche Zeiträume in denen die quantentechnologische Vorrichtung ein quantentechnologisches Verfahren durchführt;
TXL: undefinierter Übertragungskanal. Der Übertragungskanal kann drahtgebundene und drahtlose Teilstrecken umfassen;
Val: Speicherwert der Speicherzelle des Speichers (MEM) an der Speicherstelle der Speicheradresse (ADR);
Vbat: Versorgungsspannung;
Vbat1: erste interne Versorgungsspannung des MEMS-Goniometers (MEMSG);
VF: Verbindungsfläche (VF) zwischen dem Kristall (Substrat) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung und dem jeweiligen Gehäuse (GH) der jeweiligen quantentechnologischen Vorrichtung;
VT: Vertiefung zur Aufnahme des HDNV-Diamanten;
WFG: Wellenformgenerator mit frei programmierbarer Wellenform;

Glossar
Fluoreszenzintensitätswert
Der Fluoreszenzintensitätswert gibt die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (PL) wieder. Die Fluoreszenzstrahlung (FL) weist typischerweise eine Fluoreszenzstrahlungswellenlänge (λ_fl) auf, die typischerweise langwelliger als die Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) der Pumpstrahlung (LB) ist. Typischerweise strahlen ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Gruppen paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren paramagnetischer Zentren die Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzwellenlänge (λ_pmp) ab, wenn eine beispielhafte Pumpstrahlungsquelle (LD) sie mit Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlt. Bevorzugt umfasst der Kristall Diamant als Kristallmaterial. Bevorzugt umfasst die Menge der paramagnetischen Zentren des Kristalls NV-Zentren und/oder SiV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder GR1-Zentren und/oder TR12-Zentren. Ganz besonders bevorzugt umfasst die Menge der paramagnetischen Zentren des Kristalls NV-Zentren. Beispielsweise strahlen bei der ganz besonders bevorzugten Verwendung von NV-Zentren als paramagnetische Zentren ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter NV-Zentren und/oder ein oder mehrere Gruppen von NV-Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter NV-Zentren ein oder mehrere Cluster von NV-Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren von NV-Zentren die Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzwellenlänge (λ_pmp) ab, wenn eine beispielhafte Pumpstrahlungsquelle (LD) die NV-Zentren mit Pumpstrahlung (LB) mit der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) bestrahlt. Das hier geschriebene gilt für den ganzen hier vorgelegten Text.
Diamant (HDNV)
Ein HD-NV-Diamant ist im Sinne der hier vorgelegten Schrift ein Kristall mit einer besonders hohen Dichte an paramagnetischen Zentren. Durch diese hohe Dichte an paramagnetischen Zentren zeigen die Fluoreszenzintensitätskurve und/oder die Fluoreszenzverzögerungskurve Fluoreszenzmerkmale, die Kopplungen dieser paramagnetischen Zentren mit anderen Kristallstrukturelementen verursachen. Solche andere Kristallstrukturelemente können beispielsweise sein:

i. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren gleicher Art, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
ii. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum nicht gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren gleicher Art, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein nicht gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
iii. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren anderer Art, also beispielsweise die Kopplung eines SiV-Zentrums oder St1-Zentrums oder GeV-Zentrums oder TR12-Zentrums an ein gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
iv. Andere zum ankoppelnden paramagnetischen Zentrum nicht gleich ausgerichtete paramagnetische Zentren anderer Art, also beispielsweise die Kopplung eines SiV-Zentrums oder St1-Zentrums oder GeV-Zentrums oder TR12-Zentrums an ein nicht gleichausgerichtetes NV-Zentrum in Diamant;
v. Nukleare Spins mit magnetischem Moment von Isotopen mit einem solchen Spin, die an das ankoppelnde paramagnetischen Zentrum koppeln und die Teil des paramagnetischen Zentrums sind, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein den Kern des Stickstoffs im NV-Zentrum;
vi. Nukleare Spins mit magnetischem Moment von Isotopen mit einem solchen Spin, die an das ankoppelnde paramagnetischen Zentrum koppeln und die nicht Teil des paramagnetischen Zentrums sind, also beispielsweise die Kopplung eines NV-Zentrums an ein den Kern eines ¹³C-Isotops im Umfeld eines NV-Zentrums.

Die hohe Dichte an paramagnetischen Zentren einer Art, beispielsweise von NV-Zentren in Diamant als Kristall, erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass der Abstand eines paramagnetischen Zentrums zu einem solchen anderen Kristallstrukturelement so gering ist, dass eine der oben angegebenen Kopplungen möglich wird. Dies hat zur Folge, dass die Fluoreszenzmerkmale, die eine solche Kopplung zwischen einem paramagnetischen Zentrum und einem anderen Kristallstrukturelement anzeigen, in der Fluoreszenzintensitätskurve bzw. der Fluoreszenzverzögerungskurve des Kristalls stärker ausgeprägt sind. Auf einen Diamanten mit einer hohen Dichte an NV-Zentren bedeutet dies, dass die Fluoreszenzmerkmale, die eine solche Kopplung zwischen einem NV-Zentrum und einem anderen Kristallstrukturelement anzeigen, in der Fluoreszenzintensitätskurve bzw. der Fluoreszenzverzögerungskurve des Diamanten stärker ausgeprägt sind.
Ein Merkmal, das beispielsweise für einen HD-NV-Diamanten kennzeichnend ist, ist die Kopplung eines NV-Zentrums an ein anderes NV-Zentrum. Ein solcher Diamant umfasst also ein NV-Zentren-Paar zweier gekoppelter und äquivalenter NV-Zentren. Entsprechend dem Inhalt der hier vorgelegten Schrift ist dieser Diamant (HDNV) dann bevorzugt für die Verwendung in einer quantentechnologischen Vorrichtung und/oder in einem quantentechnologischen Verfahren bestimmt. Der HD-NV-Diamant kann sich dann beispielsweise dadurch auszeichnen, dass die Intensitätswertkurve der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des NV-Zentren-Paares bei Bestrahlung mit einer Pumpstrahlung (LB) mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in Abhängigkeit vom Wert der magnetischen Flussdichte (B) eines zum Diamanten (HDNV) externen magnetischen Feldes einen typischen Intensitätsabfall (englisch: Dip) des Fluoreszenzintensitätswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und/oder einen typischen Verzögerungsanstieg des Fluoreszenzverzögerungswerts von mehr als 0,01% und/oder von mehr als 0,02% und/oder von mehr als 0,05% und/oder von mehr als 0,1% und/oder von mehr als 0,2% und/oder von mehr als 0,5% und/oder 1% und/oder von mehr als 2% und/oder von mehr als 5% bei einer auf den Diamanten einwirkenden externen magnetischen Flussdichte (B) von etwa 34,0mT (E_34.0,0) zeigt, der auf eine NV-NV-Wechselwirkung äquivalenter Pare von NV-Zentren und damit einen geringen mittleren Abstand zwischen den äquivalenten NV-Zentren hinweist.
An dieser Stelle weist die hier vorgelegte Schrift darauf hin, dass in der Regel Diamanten eine extrem hohe Dichte an P1-Zentren aufweisen. Daher führt eine Erhöhung der NV-Zentrendichte in der Regel nicht zu einer Veränderung des Fluoreszenzmerkmals, das auf eine NV/P1-Kopplung hinweist.
Fluoreszenzmerkmale

Fluoreszenzmerkmale im Sinne der hier vorgelegten Schrift sind kennzeichnende Stellen in der Fluoreszenzintensitätskurve oder der Fluoreszenzverzögerungskurve. Die Fluoreszenzintensitätskurve ist dabei der Graph der Fluoreszenzintensitätswerte der Fluoreszenzstrahlung des Kristalls (HDNV) dargestellt gegen den Betrag der magnetischen Flussdichte B. Die Fluoreszenzverzögerungskurve ist dabei der Graph der zeitlichen Verzögerungswerte der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung oder gegenüber dem Modulationssignal (S5) oder einem daraus abgeleiteten Signal dargestellt gegen den Betrag der magnetischen Flussdichte B. Fluoreszenzmerkmale in der Fluoreszenzintensitätskurve sind lokale Minima und Maxima im Kurvenverlauf. Fluoreszenzmerkmale in der Fluoreszenzverzögerungskurve sind lokale Maxima und Minima im Kurvenverlauf. Die folgende Liste zählt die in den Vorarbeiten zu dieser Schrift ermittelten Fluoreszenzmerkmale eines HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer hohen Dichte an NV-Zentren auf. Diese kommen als Fluoreszenzmerkmale im Sinne dieser Schrift bei Verwendung eines Diamanten als Kristall einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung oder eines vorschlagsgemäßen Verfahren in Frage. Wenn in dieser Schrift von Fluoreszenzmerkmalen die Rede ist, sind zumindest die nachfolgenden Fluoreszenzmerkmale bei Verwendung eines Diamanten als Kristall einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung oder eines vorschlagsgemäßen Verfahren gemeint. Im Falle der Verwendung anderer Materialien (siehe auch Inhalt der ZPL-tabelle) ergeben sich andere Fluoreszenzmerkmale, die aber in der Regel auf analoge Mechanismen zurückzuführen sind. Die Verwendung dieser anderen Materialien und der entsprechenden paramagnetischen Zentren und deren Fluoreszenzmerkmale ist von der Offenlegung der hier vorgelegten Schrift umfasst. Insbesondere ist darüber hinaus die Verwendung von Kristallen aus Elementen der II. Hauptgruppe und der VI. Hauptgruppe und der IV. Hauptgruppe von der hier vorgelegten Offenlegung umfasst. Isotopen der IV-Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente und aus Mischkristallen Die Fluoreszenzmerkmale sind hierauf aber nicht beschränkt. Ggf. können weniger und mehr Fluoreszenzmerkmale verwendet werden:

Fluoreszenzmerkmalsgruppe	Nr.	Paar Nr des Fluoreszenzmerkmals	*ca. Position in mT (ca. Angabe) )**	Typ des Intensitätsextremums min=Minimum max=Maximum	Typ des Verzögerungsextremums min=Minimum max=Maximum	Fluoreszenz -merkmalskategorie
0mT	E_0.0,0	0	0,00 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
	E_0.0,1b	1	2,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_0.0,2b	2	3,80 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_0.0,3b	3	5,30 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
9,5mT	E_9.5,8a	8	5,91 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,7a	7	6,70 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,6a	6	6,95 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,5a	5	7,21 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,4a	4	7,85 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,3.	3	8,12 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,2a	2	8,43 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,1a	1	8,82 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,0	0	9,38 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,1b	1	10,05 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,2b	2	10,55 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,3b	3	11,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,4b	4	11,60 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,5b	5	11,89 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_9.5,6b	6	12,12 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
34mT	E_34,11a	11	31,22 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,10a	10	31,67 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,9a	9	31,78 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,8a	8	32,00 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,7a	7	32,25 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,6a	6	32,63 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,5a	5	32,72 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,4a	4	32,96 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,3a	3	33,24 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,2a	2	33,53 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,1a	1	33,65 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,0	0	33,98 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
	E_34,1b	1	34,28 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,2b	2	34,38 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,3b	3	34,72 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,4b	4	34,97 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,5b	5	35,24 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,6b	6	35,35 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,7b	7	35,74 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,8b	8	36,03 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,9b	9	36,30 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,10a	10	36,44 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,11b	11	36,67 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,12b	12	36,80 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_34,13b	13	36,97 mT	min	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
51,0mT	E_51.0,0	0	51,00 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
59,5mT	E_59.5,0	0	59,50 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
102,4mT	E_102.4,9a	9	97,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,8a	8	97,60 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,7a	7	98,00 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,6a	6	98,40 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,5a	5	98,90 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,4a	4	99,50 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,3a	3	100,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,2a	2	101,10 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,1a	1	101,80 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,0	0	102,40 mT	min	max	Hauptfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,1b	1	103,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,2b	2	103,80 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,3b	3	104,80 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,4b	4	105,50 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,5b	5	106,10 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,6b	6	106,60 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,7b	7	107,00 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,8b	8	107,30 mT	min	max	Nebenfluoreszenzmerkmal
	E_102.4,9b	9	107,70 mT	max	min	Nebenfluoreszenzmerkmal

*) In dieser Schrift auch als kennzeichnende magnetischen Flussdichte B des Fluoreszenzmerkmals bezeichnet. Die jeweilige kennzeichnende magnetischen Flussdichte B des jeweiligen Fluoreszenzmerkmals ist jeweils den Zeichnungen entnommen. Die hier vorgelegte Schrift empfiehlt daher explizit bei der Nacharbeit der hier offengelegten technischen Lehre eine vorausgehende Nachmessung der präzisen Werte der kennzeichnenden magnetischen Flussdichten B. Die Werte könnten ggf. mit einem Offset von max. +/-1mT und einem proportionalen Fehler von 1% versehen sein.

Im Wesentlichen
Der Begriff „im Wesentlichen bedeutet im Sinne der hier vorgelegten Schrift, dass Abweichungen von einem idealen Wert zugelassen sind, die daraus resultierenden technischen Wirkungen aber den angestrebten Zweck des Verfahrens oder der Vorrichtung nur so wenig beeinträchtigen, dass die Nutzbarkeit der technischen Vorrichtung bzw. des technischen Verfahrens für einen Nutzer nicht oder nur so wenig beeinträchtigt ist, dass der Nutzer die reale technische Wirkung im Vergleich zur idealen technischen Wirkung als ausreichend bewertet.
Konventionelle Magnetfeldsensoren
Im Sinne dieser Schrift kann ein konventioneller Magnetfeldsensor beispielsweise ein Hall-Sensor oder ein GMR-Sensor oder ein AMR-Sensor oder ein CMR-Sensor oder ein anderer XMR-Sensor sein. Im Prinzip sind auch Sensoren, die auf anderen Magnetometerprinzipien basieren, im Sinne der hier vorgelegten Schrift konventionelle Magnetfeldsensoren. Neben den bereits erwähnten Hall-, GMR, AMR und XMR-Sensoren, sind solche konventionellen Magnetfelssensoren beispielsweise Förster-Sonden oder Saturationskern-Magnetometer (engl.: Fluxgate oder second-harmonic detector), feststehende und rotierende oder sich sonst wie bewegende Spulen und Leiterstücke (Induktion), z. B. Vibrating Sample Magnetometer, Optisch gepumpte Magnetometer, wie Alkalidampf-Magnetometer (z. B. mit atomarem Rubidium- oder Cäsiumdampf), SQUIDs, die mittels eines supraleitenden Rings (Josephson-Effekt) die magnetischen Flussdichte B mit hoher Empfindlichkeit erfassen, Protonenmagnetometer wie z. B. Overhauser-Magnetometer, Magnetometer auf Basis von Bose-Einstein-Kondensaten (BEC-Magnetometer), Kerr-Magnetometer, Faraday-Magnetometer (Nutzung des Faraday-Effektes). Des Weiteren sind im Sinne der hier vorgelegten Schrift Dünnschicht-Sensoren, die unter Einfluss des magnetischen Flusses direkt ihren Widerstand ändern und daher „X-MagnetoResistiv“ heißen, wie beispielsweise GMR-Sensoren (giant, dt. „gewaltig, riesig“, GMR-Effekt), AMR-Sensoren (anisotropic, dt. „anisotrop“ AMR-Effekt) oder CMR-Sensoren (colossal, dt. „überdimensional“) konventionelle Magnetfeldsensoren im Sinne der hier vorgelegten Schrift. Ein konventioneller Magnetfeldsensor kann eine Feldplatte sein.
Kristall (HDNV)

Bevorzugt umfasst der das Objekt, das der hier vorgelegten Text als Kristall (HDNV) bezeichnet, ein einkristallines Material. Sofern es sich nicht um ein einkristallines Material handelt, sollten bevorzugt die Teilkristalle einkristallin sein und bevorzugt soweit gleichausgerichtet sein, dass die Fluoreszenzmerkmale sich im Wesentlichen in gleicher Weise ausprägen. Bevorzugt ist das Material des Kristalls (HDNV) Diamant. Die in der hier vorgelegten Schrift offengelegten Prinzipien können aber auch mit anderen kristallinen Materialien Anwendung finden. Diamant ist aber besonders geeignet, da eine Kühlung der Elektronenspinkonfiguration auf wenige mK leicht durch Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) möglich ist und die T₂-Zeiten, insbesondere die von NV-Zentren, relativ lang sind. An einigen Stellen in diesem Text ist nur von Dimant die Rede. Hier können auch andere Kristalle eingesetzt werden. In dem Fall des Einsatzes anderer Kristalle aus anderen Materialien als Diamant verwenden die in dieser Schrift offengelegten Vorrichtungen und Verfahren andere paramagnetische Zentren mit anderen Pumpstrahlungswellenlängen (λ_pmp) und mit anderen Fluoreszenzwellenlängen (λ_fl). Besonders interessant sind hier Silizium-Kristalle, Germanium-Kristalle und Mischkristalle aus Elementen der IV.-Hauptgruppe des Periodensystems. In manchen Anwendungen sind die Kristalle isotopenrein. Isotopenrein im Sinne der hier vorgelegten Schrift ist ein Material dann, wenn die Konzentration anderer Isotope als der Basis-Isotope, die das Material des Kristalls (HDNV)dominieren, so gering ist, dass der technische Zweck in einem für die Produktion und den Verkauf von Produkten ausreichenden Maße mit einer wirtschaftlich ausreichenden Produktionsausbeute erreicht wird. Dies bedeutet, dass Störungen, die von solchen Isotopenverunreinigungen ausgehen, die Funktionstüchtigkeit der paramagnetischen Zentren nicht oder höchstens ausreichend gering stören. Auf Diamant als Material des Kristalls (HDNV) bezogen heißt das, dass der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus ¹²C-Isotopen als Basis-Isotopen besteht, die kein magnetisches Moment haben. Dies zeigt sich so, dass beispielsweise in der Fluoreszenzintensitätskurve und/oder der Fluoreszenzverzögerungskurve die Nebenfluoreszenzmerkmale (E_102.4,9a, E_102.4,8a, E_102.4,7a, E_102.4,6a, E_102.4,5a, E_102.4,4a, E_102.4,3a, E_102.4,2a, E_102.4,1a, E_102.4,1b, E_102.4,2b, E_102.4,3b, E_102.4,4b, E_102.4,5b, E_102.4,6b, E_102.4,7b, E_102.4,3b, E_102.4,9b) des 102.4mT-Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) nicht oder schwächer ausgeprägt sind. Umgekehrt kann es wünschenswert sein, dass die Nebenfluoreszenzmerkmale (E_102.4,9a, E_102.4,8a, E_102.4,7a, E_102.4,6a, E_102.4,5a, E_102.4,4a, E_102.4,3a, E_102.4,2a, E_102.4,1a, E_102.4,1b, E_102.4,2b, E_102.4,3b, E_102.4,4b, E_102.4,5b, E_102.4,6b, E_102.4,7b, E_102.4,3b, E_102.4,9b) des 102.4mT-Hauptfluoreszenzmerkmals (E_102.4,0) besonders stark ausgeprägt sind, da dies eine verbesserte Interpolation und Kalibrierung ermöglicht. Auf Diamant als Material des Kristalls (HDNV) bezogen heißt das, dass dann zur Erhöhung der Intensität der Nebenfluoreszenzmerkmale der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus ¹³C-Isotopen als Basis-Isotopen besteht, die ein magnetisches Moment haben. Eine weniger bevorzugte Möglichkeit ist, dass zur Erhöhung der Intensität der Nebenfluoreszenzmerkmale der Diamant bevorzugt einen erhöhten Anteil an ¹³C-Isotopen als Basis-Isotopen umfasst, die ein magnetisches Moment haben. Als normale Isotopen-Verteilung nimmt die hier vorgelegte Schrift folgende Verteilung an:

Isotop	Anteil K₀ der Isotope ohne magnetisches Moment an 100% C
Isotop ¹²C	98,94 %
Isotop ¹⁴C	Spuren
Gesamtanteil K_0G der Isotope ohne magnetisches Moment an 100% C	98,94%
Gesamtanteil K_1G der Isotope mit magnetischen Moment an 100% C	1,06%

Eine Verringerung des Faktors K_1G um mehr als 10% besser mehr als 25% fasst die hier vorgelegte Schrift als einen isotopenreinen Diamantkristall (HDNV) auf. Eine Erhöhung des Faktors K_1G um mehr als 10% und/oder besser um mehr als 25% und/oder besser um mehr als 50% und/oder um mehr als 100% und/oder besser um mehr als 250% und/oder besser um mehr als 500% und/oder besser um mehr als 1000% und/oder besser um mehr als 2500% und/oder besser um mehr als 5000% (auf K_1G>50%) fasst die hier vorgelegte Schrift als einen isotopenreinen Diamantkristall (HDNV) mit verstärkten Nebenfluoreszenzmerkmalen auf. Die Verwendung solcher Diamanten für quantentechnologische Systeme im Sinne der hier vorgelegten Schrift und/oder im Sinne der quantentechnologischen Vorrichtungen und Verfahren, insbesondere im Sinne der quantentechnologischen Sensorvorrichtungen und Messverfahren der Schriften DE 10 2020 101 784 B3 , DE 20 2020 106 110 U , PCT / DE 2020 / 100 953 , PCT / EP 2019 / 079 992 , PCT / EP 2020 / 068 110 , PCT / EP 2020 / 070 485 , PCT / DE 2021 / 100 069 , PCT / DE 2020 / 100 827 , WO 2020 239 172 A1 (PCT / DE 2020 / 100 430 ) WO 2001 073 935 A1 und WO 2021 013 308 A1 (PCT / DE 2020 / 100 648 ) und der in diesen zitierten Schriften ist Teil der hier vorgelegten Offenbarung soweit dies das jeweilige Recht des Anmeldestaates zulässt.
Das hier geschriebene gilt für den ganzen hier vorgelegten Text.
Pumpstrahlung (λ_pmp)
Definition
Die vorausgehenden Beschreibungsteile verwenden den Begriff Pumpstrahlung (LB) zum Pumpen der paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV), der bevorzugt ein Dimant ist. Die Pumpstrahlung (LB) weist eine Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) auf. Werden andere Störstellenzentren als NV-Zentren in Diamant verwendet, so kann eine vorschlagsgemäße Vorrichtung bzw. ein vorschlagsgemäßes Verfahren Licht bzw. elektromagnetische Strahlung anderer Pumpstrahlungswellenlängen (λ_pmp) als Pumpstrahlung (LB) verwenden. Damit diese Pumpstrahlung (LB) mit der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) die paramagnetischen Zentren im Kristall erreichen kann, sollte die Struktur elektrischer Leitungen auf der Oberfläche des Kristalls ein Passieren der Pumpstrahlung (LB) in Richtung auf die jeweiligen paramagnetischen Zentren zulassen. Alternativ ist ein Zuführen der Pumpstrahlung (LB) von der Rückseite des Kristalls (HDNV) denkbar, sodass das die Pumpstrahlung (LB) die Leitungen auf der Oberseite des Kristalls (HDNV) nicht passieren muss.
Das hier in 1 vorgeschlagene Sensorsystem nutzt nun bevorzugt die HD-NV-Diamanten (HDNV) mit einer jeweiligen hohen Dichte an paramagnetischen Zentren in Form von NV-Zentren als Sensorelemente die die Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) der paramagnetischen Zentren bei Bestrahlung mit Pumpstrahlung (LB) erfassen. Die Pumpstrahlung (LB) mit der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) veranlasst das jeweilige paramagnetische Zentrum oder die paramagnetischen Zentren bzw. die Gruppe oder die Gruppen paramagnetischer Zentren des Kristalls (HDNV) zur Abgabe von Fluoreszenzstrahlung (FL) mit einer Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) bei Bestrahlung mit der Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp). Typischerweise ist bei Verwendung von NV-Zentren in Diamant als paramagnetischen Zentren die Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) der Fluoreszenzstrahlung (FL) der NV-Zentren so, dass diese rot erscheinen. Es hat sich gezeigt, dass in Verbindung mit NV-Zentren in Diamant als paramagnetischen Zentren des Kristalls (HDNV) prinzipiell Licht mit einer Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) der Pumpstrahlung (LB) von höchstens 700nm und mindestens 500nm besonders als Pumpstrahlung (LB) geeignet ist. Im Zusammenhang mit der Verwendung anderer Materialien für das Sensorelement und entsprechend anderer paramagnetischer Zentren können ganz andere Wellenlängenbereiche der Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) der Pumpstrahlung (LB) die gleichen Funktionen in dem dann so modifizierten Sensorsystem erfüllen. Daher stellen die NV-Zentren hier nur ein Beispiel einer Ausführungsform eines solchen paramagnetischen Zentrums dar. Insbesondere bei der Verwendung eines NV-Zentrums in Diamant als paramagnetisches Zentrum in dem Kristall (HDNV) sollte die Pumpstrahlung (LB) eine Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp) in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm aufweisen. Bevorzugt ist dabei eindeutig eine Wellenlänge von 532 nm als Pumpstrahlungswellenlänge (λ_pmp). Licht bzw. elektromagnetische Pumpstrahlung (LB), die bei der Verwendung anderer paramagnetischer Zentren insbesondere auch in anderen Materialien als von NV-Zentren in Diamant zur Ausführung gleicher Funktionen verwendet wird, sind ebenfalls möglich. Das vorgeschlagene Sensorsystem z.B. der Figur list somit auch für andere geeignete paramagnetische Zentren, wie z.B. ST1-Zentrum, SiV-Zentrum, GeV-zentrum, TR12-Zentrum etc., anwendbar. Das NV-Zentrum in Diamant ist aber besonders geeignet und besonders gut, z.B. wie oben beschrieben, und in hoher Dichte mit hoher Fertigungsausbeute herzustellen. Zweckmäßigerweise wird die Pumpstrahlung (LB) der Pumpstrahlungsquelle (PD), vorzugsweise ein Laser, gepulst in Abhängigkeit von einem gepulsten Wechselanteil (S5w) eines Modulationssignals (S5) gepulst. Das gepulsten Wechselanteil (S5w) des Modulationssignals (S5) wird als Messsignal d.h. als Referenzsignal für einen Look-In-Verstärker (LIA) genutzt, um die in modulierte elektrische Ströme, insbesondere Fotoelektronenströme oder Spannungen beispielsweise eines Empfängerausgangssignals (S0) umgewandelte Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) rauscharm zu verstärken. Es wurde erkannt, dass die gepulste Pulsmodulation der Pumpstrahlung (LB) und damit die gepulste Pulsmodulation des Wechselanteils (S5w) des Modulationssignals (S5) bevorzugt kein 50% Tastverhältnis (Englisch Duty-Cycle) aufweisen sollte. Der Wechselanteil (S5w) des Modulationssignals (S5) besitzt eine Amplitude (S5_wA) des Wechselanteils (S5_w) des Modulationssignals (S5). Zu Beginn einer Modulationssignalperiode (T_p) liegt der Wert des Modulationssignals (S5) beim Wert des Gleichanteils (S5_g) des Modulationssignals (S5) minus dem Werts der Amplitude (S5_wA) des Wechselanteils (S5_w). Der Wert des Modulationssignals (S5) steigt dann auf den Wert aus der Summe des Werts der Amplitude (S5_wA) des Wechselanteils (S5_w) des Modulationssignals (S5) plus dem Wert des Gleichanteils (S5_g) des Modulationssignals (S5) an. Für eine Modulationssignalplateauzeit (T_S5Pmpp) verharrt dann der Wert des Sendesignals (S5) im Wesentlichen auf diesem Werteniveau, um dann mit einer S Modulationssignalabfallszeit (T_s5pmPd) auf den Wert aus der Differenz Wert des Gleichanteils (S5_g) des Modulationssignals (S5) minus dem Wert der Amplitude (S5_wA) des Wechselanteils (S5_w) des Modulationssignals (S5) abzufallen. Auf diesem Wert verharrt dann im Wesentlichen der Wert des Modulationssignals (S5) bis zum Ende der Modulationssignalperiode (T_p) der Wert des Modulationssignals (S5) dann wieder mit einer Modulationssignalanstiegszeit (T_s5pmpr) auf den Wert aus der Summe der Amplitude (S5_wA) des Wechselanteils (S5_w) des Modulationssignals (S5) plus dem Wert des Gleichanteils (S5_g) des Modulationssignals (S5) ansteigt. Bevorzugt wird der maximale Wert der Pulse des Wechselanteils (S5_w) des Modulationssignals (S5) in Form der Summe der Amplitude (S5_wA) des Wechselanteils (S5_w) des Modulationssignals (S5) plus dem Wert des Gleichanteils (S5_g) des Modulationssignals (S5) maximiert, um eine maximale Intensität der Pumpstrahlung (LB) zu den Zeiten zu erreichen, in denen die Pumpstrahlungsquelle (LD) Pumpstrahlung (LB) aussendet. Dies hat den Zweck, dass der Kontrast nicht linear von der Intensität der Pumpstrahlung (LB), die die paramagnetischen Zentren erreicht, abhängt und zu großen Intensitäten Pumpstrahlung (LB) hinzunimmt. Dies ist für einzelne NV-Zentren in Diamant, also nicht für HD-NV-Diamanten, wie sie hier beschrieben sind, beispielsweise aus der Schrift Staacke, R., John, R., Wunderlich, R., Horsthemke, L, Knolle, W., Laube, C, Glösekötter, P., Burchard, B., Abel, B., Meijer, J. (2020), „Isotropie Scalar Quantum Sensing of Magnetic Fields for Industrial Application“, Adv. Quantum Technol., doi:10.1002/qute.202000037, bekannt. Wir verweisen insbesondere auf die 3b und 3d jener Schrift. Durch eine hohe Dichte an paramagnetischen Zentren (NV1), wie beispielsweise durch eine hohe Dichte an NV-Zentren wie in einem HD-NV-Diamanten, wie er in dieser Schrift beschrieben wird, kann der Kontrast (KT) über das in jener Schrift gezeigte Maß hinaus gesteigert werden.
Das Tastverhältnis des Modulationssignals (S5) und damit des modulierten Modulationssignals (S5_w) wird hierbei als Modulationssignalpulsdauer (T_S5pmp) dividiert durch die Modulationssignalperiode (T_p) definiert. Modulationssignalpulsdauer (T_s5pmp) plus Modulationssignalkomplementärzeit (T_s5c) sind hier gleich der Modulationssignalperiode (T_P). Bevorzugt ist der Wechselanteil (S5_w) des Modulationssignals (S5) und damit das Modulationssignal (S5) mit einem Tastverhältnis des Wechselanteils (S5_w) des Modulationssignals (S5) kleiner 50% und/oder besser kleiner 40% und/oder besser kleiner 30% und/oder besser kleiner 20% und/oder besser kleiner 10% pulsmoduliert. Bevorzugt handelt es sich also um einen ultrakurzen Puls mit möglichst hoher Amplitude. Bevorzugt ist dementsprechend das modulierte Modulationssignal (S5_w) mit einem Tastverhältnis kleiner 50% und/oder besser kleiner 40% und/oder besser kleiner 30% und/oder besser kleiner 20% und/oder besser kleiner 10% pulsmoduliert. Bevorzugt handelt es sich also um einen ultrakurzen Puls. Dieser ultrakurze Puls wird bevorzugt mit möglichst große Verstärkung in einen entsprechenden kurzen, möglichst intensiven Intensitätspuls der Intensität der Pumpstrahlung (LB) gewandelt. Da die Pumpstrahlungsquelle (LD) mit dem Modulationssignal (S5) angesteuert wird, reproduziert sie typischerweise verzögert um eine Sendverzögerung (A_tipmp) im Wesentlichen das Sendesignal (S5). Für die Berechnung vieler Anwendungen kann diese Sendverzögerung (A_tipmp) zu 0 s zur Vereinfachung angenommen werden. Dabei wird die Pumpstrahlungspulsdauer (T_ipmp) hier so definiert, dass der Intensitätspuls der Intensität der Pumpstrahlung (LB) ein Pumpstrahlungsintensitätsmaximum aufweist und dass die Pumpstrahlungsimpulsdauer (T_ipmp) eines Intensitätspulses der Pumpstrahlung (LB) mit dem ersten Zeitpunkt des Überschreitens von 50% des Intensitätswerts des Pumpstrahlungsintensitätsmaximums minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung (LB), durch die momentane Intensität des Intensitätspulses der Pumpstrahlung (LB) minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung (LB) beginnt und dass die Pumpstrahlungsimpulsdauer (T_ipmp) eines Intensitätspulses der Pumpstrahlung (LB) mit dem zweiten Zeitpunkt des Unterschreitens von 50% des Intensitätswerts des Pumpstrahlungsintensitätsmaximums minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung (LB), durch die momentane Intensität des Intensitätspulses der Pumpstrahlung (LB) minus dem ggf. vorhandenen Bias-Wert der Intensität der Pumpstrahlung (LB) endet.
ZPL-Tabelle

Die Tabelle ist nur eine beispielhafte Zusammenstellung einiger möglicher paramagnetischer Zentren. Die funktionaläquivalente Nutzung anderer paramagnetischer Zentren in anderen Materialien des Kristalls (HDNV) ist ausdrücklich möglich. Die Pumpstrahlungswellenlängen (λ_pmp) der Pumpstrahlung (LB) sind ebenfalls beispielhaft. Andere Pumpstrahlungswellenlängen (λ_pmp) sind in der Regel möglich, wenn sie kürzer als die Wellenlänge der anzuregenden ZPL sind.

Material des Kristalls (HDNV)	Störstellenzentrum	ZPL	beispielhafte Pumpstrahlungs wellenlänge (λ_pmp)	Referenz
Diamant	NV-Zentrum		520nm, 532nm
Diamant	SiV-Zentrum	738 nm	685 nm	/2/, /3/, /4/
Diamant	GeV-Zentrum	602 nm	532 nm	/4/, /5/
Diamant	SnV-Zentrum	620 nm	532 nm	/4/, /6/
Diamant	PbV-Zentrum	520 nm,	450 nm	/4/, /7/
		552 nm		/4/, /7/
		715 nm	532 nm	/7/
Diamant	ST1-Zentrum	555 nm	532 nm	/15/
Diamant	TR12-Zentrum	471 nm	410 nm	/16/
Silizium	G-Zentrum	1278,38 nm	637 nm	/8/
Siliziumkarbid	V_SI-Zentrum	862 nm(V1) 4H,	730 nm	/1/, /9/, /10/
		858,2 nm(V1') 4H	730 nm	/1/, /9/, /10/
		917 nm(V2) 4H,	730 nm	/1/, /9/, /10/
		865 nm(V1) 6H,	730 nm	/1/, /9/, /10/
		887 nm(V2) 6H,	730 nm	/1/, /9/, /10/
		907 nm(V3) 6H	730 nm	/1/, /9/, /10/
Siliziumkarbid	DV-Zentrum	1078-1132 nm 6H	730 nm	/9/
Siliziumkarbid	V_CV_SIZentrum	1093-1140 nm 6H	730 nm	/9/
Siliziumkarbid	CAV-Zentrum	648.7 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		651.8 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		665.1 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		668.5 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		671.7 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		673 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		675.2 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		676.5 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
Siliziumkarbid	N_CV_SI-Zentrum	1180 nm-1242 nm 6H	730 nm	/9/, /13/, /14/

Liste der Referenzliteratur zu obiger Tabelle

/1/ Marina Radulaski, Matthias Widmann, Matthias Niethammer, Jingyuan Linda Zhang, Sang-Yun Lee, Torsten Rendler, Konstantinos G. Lagoudakis, Nguyen Tien Son, Erik Janzen, Takeshi Ohshima, Jörg Wrachtrup, Jelena Vuckovic, „Scalable Quantum Photonics with Single Color Centers in Silicon Carbide“, Nano Letters 17 (3), 1782-1786 (2017), DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05102, arXiv:1612.02874
/2/ C. Wang, C. Kurtsiefer, H. Weinfurter, and B. Burchard, „Single photon emission from SiV centres in diamond produced by ion implantation“ J. Phys. B: At. Mol.Opt. Phys., 39(37), 2006
/3/ Björn Tegetmeyer, „Luminescence properties of SiV-centers in diamond diodes“ Promotionsschrift, Universität Freiburg, 30.01.2018
/4/ Carlo Bradac, Weibo Gao, Jacopo Forneris, Matt Trusheim, Igor Aharonovich, „Quantum Nanophotonics with Group IV defects in Diamond“, DOI: 10.1038/s41467-020-14316-x, arXiv:1906.10992
/5/ Rasmus Høy Jensen, Erika Janitz, Yannik Fontana, Yi He, Olivier Gobron, Ilya P. Radko, Mihir Bhaskar, Ruffin Evans, Cesar Daniel Rodriguez Rosenblueth, Lilian Childress, Alexander Huck, Ulrik Lund Andersen, „Cavity-Enhanced Photon Emission from a Single Germanium-Vacancy Center in a Diamond Membrane“, arXiv:1912.05247v3 [quant-ph] 25 May 2020
/6/ Takayuki Iwasaki, Yoshiyuki Miyamoto, Takashi Taniguchi, Petr Siyushev, Mathias H. Metsch, Fedor Jelezko, Mutsuko Hatano, „Tin-Vacancy Quantum Emitters in Diamond“, Phys. Rev. Lett. 119, 253601 (2017), DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.253601, arXiv:1708.03576 [quant-ph]
/7/ Matthew E. Trusheim, Noel H. Wan, Kevin C. Chen, Christopher J. Ciccarino, Ravishankar Sundararaman, Girish Malladi, Eric Bersin, Michael Walsh, Benjamin Lienhard, Hassaram Bakhru, Prineha Narang, Dirk Englund, „Lead-Related Quantum Emitters in Diamond“ Phys. Rev. B 99, 075430 (2019), DOI: 10.1103/PhysRevB.99.075430, arXiv:1805.12202 [quant-ph]
/8/ M. Hollenbach, Y. Berencen, U. Kentsch, M. Helm, G. V. Astakhov „Engineering telecom singlephoton emitters in silicon for scalable quantum photonics“ Opt. Express 28, 26111 (2020), DOI: 10.1364/OE.397377, arXiv:2008.09425 [physics.app-ph]
/9/ Castelletto and Alberto Boretti, „Silicon carbide color centers for quantum applications“ 2020 J. Phys. Photonics2 022001
/10/ V. Ivády, J. Davidsson, N. T. Son, T. Ohshima, I. A. Abrikosov, A. Gali, „Identification of Si-vacancy related room-temperature qubits in 4H silicon carbide“, Phys. Rev.B, 2017, 96,161114
/11/ J. Davidsson, V. Ivády, R. Armiento, N. T. Son, A. Gali, I. A. Abrikosov, „First principles predictions of magneto-optical data for semiconductor point defect identification: the case of divacancy defects in 4H-SiC“, New J. Phys., 2018, 20, 023035
/12/ J. Davidsson, V. Ivády, R. Armiento, T. Ohshima, N. T. Son, A. Gali, I. A. Abrikosov „Identification of divacancy and silicon vacancy qubits in 6H-SiC“, Appl. Phys. Lett. 2019, 114, 112107
/13/ S. A. Zargaleh, S. Hameau, B. Eble, F. Margaillan, H. J. von Bardeleben, J. L. Cantin, W. Gao, „Nitrogen vacancy center in cubic silicon carbide: a promising qubit in the 1.5µm spectral range for photonic quantum networks“ Phys. Rev.B, 2018, 98, 165203
/14/ S. A. Zargaleh et al „Evidence for near-infrared photoluminescence of nitrogen vacancy centers in 4H-SiC“ Phys. Rev.B, 2016, 94, 060102
/15/ P. Balasubramanian, M. H. Metsch, Reddy, R. Prithvi, J. Lachlan, N. B. Manson, M. W. Doherty, F. Jelezko, „Discovery of ST1 centers in natural diamond“ Nanophotonics, Vol. 8, Nr. 11, 2019, Seiten 1993-2002. https://doi.org/10.1515/nanoph-2019-0148
/16/ J. Foglszinger, A. Denisenko, T. Kornher, M. Schreck, W. Knolle, B. Yavkin, R. Kolesov, J. Wrachtrup „ODMR on Single TR12 Centers in Diamond“ arXiv:2104.04746v1 [physics.optics]

Sonstiges
Die obige Beschreibung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und beschränkt diese Offenbarung nicht auf die gezeigten und/oder beschriebenen Beispiele. Andere Variationen zu den offengelegten Beispielen können von denjenigen, die über gewöhnliche Fachkenntnisse auf dem Gebiet verfügen, anhand der Zeichnungen, der Offenbarung und der Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. Die unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ und dessen Flexionen schließen eine Vielzahl nicht aus, während die Erwähnung einer bestimmten Anzahl von Elementen nicht die Möglichkeit ausschließt, dass mehr oder weniger Elemente vorhanden sind. Eine einzige Einheit kann die Funktionen mehrerer in der Offenbarung genannter Elemente erfüllen, und umgekehrt können mehrere Elemente die Funktion einer Einheit erfüllen. Zahlreiche Alternativen, Äquivalente, Variationen und Kombinationen sind möglich, ohne dass der Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung verlassen wird.
Soweit nichts anders angegeben ist, können sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung frei miteinander kombiniert werden. Dies betrifft die gesamte hier vorgelegte Schrift und zwar insbesondere auch jede Aussage und jede Kombination aus Substantiv und Adjektiv in der hier vorgelegten Schrift. Auch die in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale können, soweit nichts anderes angegeben ist, als Merkmale der Erfindung frei mit den übrigen Merkmalen kombiniert werden. Ein Beschränkung einzelner Merkmale der Ausführungsbeispiele auf die Kombination mit anderen Merkmalen der Ausführungsbeispiele ist dabei ausdrücklich nicht vorgesehen. Außerdem können gegenständliche Merkmale der Vorrichtung umformuliert auch als Verfahrensmerkmale Verwendung finden und Verfahrensmerkmale umformuliert als gegenständliche Merkmale der Vorrichtung. Eine solche Umformulierung ist somit automatisch mit offenbart. Die jeweils geltende Beanspruchung ergibt sich aus den jeweils geltenden Ansprüchen.
In der vorausgehenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen. Die Beispiele in der Beschreibung und den Zeichnungen sollten als illustrativ betrachtet werden und sind nicht als einschränkend für das beschriebene spezifische Beispiel oder Element zu betrachten. Aus der vorausgehenden Beschreibung und/oder den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen können durch Abänderung, Kombination oder Variation bestimmter Elemente mehrere Beispiele abgeleitet werden. Darüber hinaus können Beispiele oder Elemente, die nicht wörtlich beschrieben sind, von einer fachkundigen Person aus der Beschreibung und/oder den Zeichnungen abgeleitet werden.
Liste der zitierten Schriften
Der Offenbarungsgehalt der folgenden Schriften ist, soweit dies entsprechend dem jeweiligen nationalen Recht zulässig ist, vollständiger Teil der hier mit dieser Schrift vorgelegten Offenlegung.

DE 1 474 100 A ,
DE 10 2020 101 784 B3 ,
DE 20 2020 106 110 U ,
EP 3 427 469 B1 ,
EP 3 745 216 B1 ,
WO / 2017 / 148 772 A1 (PCT / EP 2017 / 054 073 ),
WO / 2021 / 089 091 A1 (PCT / DE 2020 / 100 953 ),
WO / 2020 / 089 465 A1 (PCT / EP 2019 / 079 992 ),
WO / 2020 / 260 640 A1 (PCT / EP 2020 / 068 110 ),
WO / 2021 / 018 654 A1 (PCT / EP 2020 / 070 485 ),
WO / 2021 / 151 429 A1 (PCT / DE 2021 / 100 069 ),
WO / 2021 / 083 448 A1 (PCT / DE 2020 100 827 ),
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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WO /2021013308 A1 [0664]

Claims

Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) ▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV); ▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst; ▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können; ▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz); ▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), deren Intensität ggf. mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist; ▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) und/oder Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals, ▪ gekennzeichnet durch den Schritt ▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass dann der Wert der magnetische Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) desjenigen Fluoreszenzmerkmals entspricht, die auf den Kopplungsmechanismus zurückzuführen ist, der zu jenem Kopplungsmechanismus analog ist, der bei NV-Zentren in HD-NV-Diamanten im 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von NV-Zentren in HD-NV-Diamanten bei Bestrahlung mit für NV-Zentren in HD-NV-Diamanten geeigneter Pumpstrahlung wirksam ist.
Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B), insbesondere nach Anspruch 1, mit den Schritten ▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV); ▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst; ▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können; ▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und ▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen; ▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz); ▪ Bestrahlen des HD-NV-Diamanten (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB); ▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV), ▪ gekennzeichnet durch den Schritt ▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den HD-NV-Diamanten (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 9,5mT-Minimums (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von 9,9mT im Wesentlichen entspricht, ▪ wobei das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich dadurch auszeichnet, ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 1,23mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes erstes lokales Extremum (E_9.5,1b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_9.5,1a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befinden und ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,12mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes zweites lokales Extremum (E_9.5,2b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_9.5,2a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet und ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,98mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes drittes lokales Extremum (E_9.5,3b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Minimum (E_9.5,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres drittes lokales Extremum (E_9.5,3a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.
Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B), insbesondere nach den Ansprüchen 1, mit den Schritten ▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV); ▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst; ▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können; ▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und ▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen; ▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz); ▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), wobei die Pumpstrahlung (LB) mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist; ▪ Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal, gekennzeichnet durch die Schritte ▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal von 9,5mT im Wesentlichen entspricht, ▪ wobei das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich dadurch auszeichnet, ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 1,23mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes erstes lokales Extremum (E_9.5,1b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_9.5,1a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befinden und ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,12mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes zweites lokales Extremum (E_9.5,2b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_9.5,2a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet und ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,98mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein oberes drittes lokales Extremum (E_9.53b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 9,5mT Maximum (E_9.5,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres drittes lokales Extremum (E_9,5,3a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.
Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B) ▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV); ▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und ▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können; ▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz); ▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), deren Intensität ggf. mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist; ▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) und/oder Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Pumpstrahlung (LB) oder der Modulation des Modulationssignals (S5) oder der Modulation eines daraus abgeleiteten Signals, ▪ gekennzeichnet durch den Schritt ▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass dann der Wert der magnetische Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) desjenigen Fluoreszenzmerkmals entspricht, die die einem Ground State Level Anti Crossing (GSLAC) eines Paars ausgerichteter gekoppelter paramagnetischer Zentren entspricht.
Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B), insbesondere nach Anspruch 4, mit den Schritten ▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV); ▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und ▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und ▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und ▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen; ▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz); ▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB); ▪ Erfassen des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV), ▪ gekennzeichnet dadurch ▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 102,4mT Minimum (E_102.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) von 102,4mT im Wesentlichen entspricht, ▪ wobei das 120.4mT Minimum (E_120.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich dadurch auszeichnet, ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 1,30mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_12o.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes erstes lokales Extremum (E_120.4,1b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4mT Minimum (E_12o.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_120.4,1a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befinden und ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,70mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_12o.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes zweites lokales Extremum (E_120.4,2b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_12o.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_120.4,2a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet und ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 4,7mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Minimum (E_120.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes drittes lokales Extremum (E_120.4,3b) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4mT Minimum (E_12o.4,0) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres drittes lokales Extremum (E_120.4,3a) des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzintensitätsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.
Verfahren zur Kalibration einer magnetischen Flussdichte (B), insbesondere nach Anspruch 4, mit den Schritten ▪ Bereitstellen eines Kristalls (HDNV); ▪ wobei der Kristall ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere Paare gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster paramagnetischer Zentren und/oder ein oder mehrere Cluster von Paaren gekoppelter paramagnetischer Zentren und/oder einen Diamanten und/oder einen HDNV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HDNV-Diamanten aufweist, umfasst und ▪ wobei insbesondere die paramagnetischen Zentren an nukleare Spins von Atomen in der Umgebung paramagnetischer Zentren dieser paramagnetischen Zentren koppelbar sein können und ▪ wobei der Kristall (HDNV) Diamant, insbesondere einen HD-NV-Diamanten (HDNV), und/oder einen HD-NV-Diamantbereich, der die Merkmale eines HD-NV-Diamanten aufweist, umfasst und ▪ wobei paramagnetische Zentren der paramagnetischen Zentren NV-Zentren umfassen; ▪ Bereitstellen einer Magnetfeldquelle (MGx, MGy, MGz); ▪ Bestrahlen des Kristalls (HDNV) mit Pumpstrahlung (LB), wobei die Pumpstrahlung (LB) mit der Modulation eines Modulationssignals (S5) moduliert ist; ▪ Erfassen des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des Kristalls (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal, gekennzeichnet durch die Schritte ▪ Änderung der Stärke der magnetischen Flussdichte (B), die den Kristall (HDNV) durchströmt, in der Art, dass der Wert der magnetischen Flussdichte (B) dem Wert der kennzeichnenden magnetischen Flussdichte B des 102,4 mT Minimum (E_102.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts für die zeitliche Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) des HD-NV-Diamanten (HDNV) gegenüber der Modulation der Intensität der Pumpstrahlung (LB) und /oder dem Modulationssignal (S5) und/oder einem daraus abgeleiteten Signal von 9,5mT im Wesentlichen entspricht, ▪ wobei das 102,4 mT Maximum (E_102.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich dadurch auszeichnet, ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 1,30mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Maximum (E_12o.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes erstes lokales Extremum (E_120.4,1b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4mT Maximum (E_120.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_120.4,1a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befinden und ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 2,70mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Maximum (E_120.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes zweites lokales Extremum (E_120.4,2b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Maximum (E_12o.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres erstes lokales Extremum (E_120.4,2a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Maximums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet und ◯ dass sich in einem Abstand von ca. 4,7mT zueinander bei einer höheren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4 mT Maximum (E_120.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) ein oberes drittes lokales Extremum (E_120.4,3b) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums und bei einer niedrigeren kennzeichnenden magnetischen Flussdichte (B) bezogen auf das 120,4mT Maximum (E_120.4,0) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) sich ein unteres drittes lokales Extremum (E_120.4,3a) des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) in Form eines Minimums des Fluoreszenzverzögerungsmesswerts der zeitlichen Verzögerung der Modulation der Intensität der Fluoreszenzstrahlung (FL) befindet.