NL2016976A - Method and detector for microscopic measurement - Google Patents

Method and detector for microscopic measurement Download PDF

Info

Publication number
NL2016976A
NL2016976A NL2016976A NL2016976A NL2016976A NL 2016976 A NL2016976 A NL 2016976A NL 2016976 A NL2016976 A NL 2016976A NL 2016976 A NL2016976 A NL 2016976A NL 2016976 A NL2016976 A NL 2016976A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
spin
electron beam
electron
magnetic field
colour center
Prior art date
Application number
NL2016976A
Other languages
English (en)
Other versions
NL2016976B1 (en
Inventor
Sylvain Chipaux Mayeul
Patricio Perona Martínez Felipe
Schirhagl Romana
Original Assignee
Univ Groningen
Academisch Ziekenhuis Groningen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Groningen, Academisch Ziekenhuis Groningen filed Critical Univ Groningen
Priority to NL2016976A priority Critical patent/NL2016976B1/en
Priority to EP17732260.9A priority patent/EP3472601A1/en
Priority to PCT/NL2017/050395 priority patent/WO2017217847A1/en
Publication of NL2016976A publication Critical patent/NL2016976A/en
Application granted granted Critical
Publication of NL2016976B1 publication Critical patent/NL2016976B1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N24/00—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
    • G01N24/006—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects using optical pumping
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/1284—Spin resolved measurements; Influencing spins during measurements, e.g. in spintronics devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/24—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/26—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using optical pumping
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
    • G01N23/2251—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident electron beams, e.g. scanning electron microscopy [SEM]
    • G01N23/2254—Measuring cathodoluminescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N24/00—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
    • G01N24/10—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using electron paramagnetic resonance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/60—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using electron paramagnetic resonance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Claims (15)

1. Een werkwijze voor microscopische meting door middel van een kleurcentrum (NV) met een elektron-spin (ms) afhankelijk gedrag voor luminescentie (L), de werkwijze omvattende: - het genereren van een elektronenbundel (e) en het sturen van de elektronenbundel (e) om samen te vallen met het kleurcentrum (NV) voor het uitoefenen van controle op een initiële toestand (so) van de elektron-spin (ms) van het kleurcentrum (NV); het sturen van de elektronenbundel (e) naar een proximale afstand (D) weg van het kleurcentrum (NV) en het gebruiken van de elektronenbundel (e) voor het genereren van een magnetisch veld (B) dat invloed heeft op een voortgang (P) van de elektron-spin (ms) van het kleurcentrum (NV) van zijn initiële toestand (so) naar een gevorderde toestand (sp); - het weer terugsturen van de elektronenbundel (e) om samen te vallen met het kleurcentrum (NV) om een elektronisch aangeslagen toestand (E) in het kleurcentrum (NV) te bevolken; en het meten van luminescentie (L) die veroorzaakt wordt door stralingsverval van de elektronisch aangeslagen toestand (E) in het kleurcentrum (NV).
2. De werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de elektronenbundel (e) op proximale afstand (D) is geconfigureerd voor het genereren van een gemoduleerd magnetisch veld (B).
3. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het magnetische veld (B) wordt gemoduleerd met een modulatiefrequentie (M) die overeenkomt met een frequentie die geassocieerd wordt met een energieverschil tussen elektron-spin toestanden (ms) van het kleurcentrum (NV).
4. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het magnetische veld (B) wordt gemoduleerd met twee of meer verschillende modulatiefrequenties bevattende een microgolffrequentie en een radiofrequentie voor het manipuleren van de elektron-spin (ms) van het kleurcentrum (NV) en het manipuleren van andere spin in een samplegebied (R) rond het kleurcentrum (NV).
5. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij elektronen in de elektronenbundel (e) spin-gepolariseerd zijn.
6. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij twee of meer verschillende spinmanipulaties worden uitgevoerd door de elektronenbundel (e), die een magnetisch veld (B) genereert tussen spin-initialisatie en uitlezing, waarbij tussen de spinmanipulaties, de elektronenbundel (e) wordt verwijderd van het beïnvloeden van het kleurcentrum (NV) om de elektron-spin vrij te laten om interactie aan te gaan met een microscopische kwantiteit die gemeten moet worden.
7. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het magnetische veld (B) wordt gemoduleerd door het variëren van een elektrische stroomdichtheid van de elektronenbundel (e) met een straalmodulatiefrequentie (M).
8. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het magnetische veld (B) wordt gemoduleerd op afstand van het kleurcentrum (NV) door het variëren van een positie van de elektronenbundel (e).
9. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze iteratief wordt uitgevoerd terwijl de modulatiefrequentie (M) wordt gevarieerd over een frequentiebereik, waarbij de luminescentie (L) wordt gemeten als functie van modulatiefrequentie (M), en waarbij een materiaaleigenschap van een samplegebied (R) rond het kleurcentrum (NV) wordt berekenend gebaseerd op de gemeten luminescentie (L) als functie van modulatiefrequentie (M).
10. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de initiële toestand (so) wordt gecontroleerd door de elektronenbundel (e) die een overgang van het kleurcentrum (NV) naar een elektronisch aangeslagen toestand (3E) veroorzaakt welke, na verval, het kleurcentrum (NV) voornamelijk in één van een aantal specifieke spin toestanden (ms=0) achterlaat.
11. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de elektronenbundel (e) die een magnetisch veld (B) genereert wordt gebruikt voor het instellen van het kleurcentrum (NV) in een kwantumsuperpositie van tenminste twee elektron-spin toestanden (ms=0; ms=±l).
12. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het kleurcentrum (NV) een Nitrogen-Vacancy centrum in een diamant rooster is.
13. Een detector omvattende: - een sample-cel (13) omvattende een of meer kleurcentra (NV) met een elektron-spin (ms) afhankelijk gedrag voor luminescentie (L); - een elektronenbundelbron (11) geconfigureerd voor het genereren van een gemoduleerde elektronenbundel (e) en voor het sturen van de gemoduleerde elektronenbundel (e) in een richting van een of meer van de kleurcentra (NV); - een optische sensor (14) geconfigureerd voor het meten van luminescentie (L) veroorzaakt door stralingsverval van een elektronisch aangeslagen toestand (E) in de een of meer kleurcentra (NV).
14. De detector volgens conclusie 13, omvattende een controller (15) gecodeerd met programma-instructies die, wanneer uitgevoerd, veroorzaken dat een werkwijze volgens een der voorgaande conclusies wordt uitgevoerd.
15. De detector volgens conclusie 13 of 14, omvattende een elektronenbundelmodulator (12) geconfigureerd voor het moduleren van de elektronenbundel voor het genereren van een magnetisch veld bij het kleurcentrum dat oscilleert met een microgolffrequentie.
NL2016976A 2016-06-16 2016-06-16 Method and detector for microscopic measurement NL2016976B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2016976A NL2016976B1 (en) 2016-06-16 2016-06-16 Method and detector for microscopic measurement
EP17732260.9A EP3472601A1 (en) 2016-06-16 2017-06-15 Method and detector for microscopic measurement by means of a colour center
PCT/NL2017/050395 WO2017217847A1 (en) 2016-06-16 2017-06-15 Method and detector for microscopic measurement by means of a colour center

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2016976A NL2016976B1 (en) 2016-06-16 2016-06-16 Method and detector for microscopic measurement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NL2016976A true NL2016976A (en) 2017-12-21
NL2016976B1 NL2016976B1 (en) 2018-01-16

Family

ID=56889170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2016976A NL2016976B1 (en) 2016-06-16 2016-06-16 Method and detector for microscopic measurement

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3472601A1 (nl)
NL (1) NL2016976B1 (nl)
WO (1) WO2017217847A1 (nl)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11150313B1 (en) * 2018-05-25 2021-10-19 Hrl Laboratories, Llc On-chip excitation and readout architecture for high-density magnetic sensing arrays based on quantum defects
CN116930594B (zh) * 2023-09-13 2023-12-15 北京智芯微电子科技有限公司 半导体器件原位微区电流分布检测方法及系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9157859B2 (en) * 2011-06-13 2015-10-13 President And Fellows Of Harvard College Efficient fluorescence detection in solid state spin systems

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8547090B2 (en) 2007-12-03 2013-10-01 President And Fellows Of Harvard College Electronic spin based enhancement of magnetometer sensitivity

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9157859B2 (en) * 2011-06-13 2015-10-13 President And Fellows Of Harvard College Efficient fluorescence detection in solid state spin systems

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. R. MAZE ET AL: "Nanoscale magnetic sensing with an individual electronic spin in diamond", NATURE, vol. 455, no. 7213, 2 October 2008 (2008-10-02), pages 644 - 647, XP055036129, ISSN: 0028-0836, DOI: 10.1038/nature07279 *
ROMANA SCHIRHAGL ET AL: "Nitrogen-vacancy centers in diamond: nanoscale sensors for physics and biology", ANNUAL REVIEW OF PHYSICAL CHEMISTRY, ANNUAL REVIEWS INC., PALO ALTO, CALIFORNIA, US, vol. 65, 1 April 2014 (2014-04-01), pages 83 - 105, XP002732891, ISSN: 0066-426X, [retrieved on 20131121], DOI: 10.1146/ANNUREV-PHYSCHEM-040513-103659 *
SUNGKUN HONG ET AL: "Nanoscale magnetometry with NV centers in diamond", M R S BULLETIN, MATERIALS RESEARCH SOCIETY, US, vol. 38, no. 2, 1 February 2013 (2013-02-01), pages 155 - 161, XP002718853, ISSN: 0883-7694, DOI: 10.1557/MRS.2013.23 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3472601A1 (en) 2019-04-24
WO2017217847A1 (en) 2017-12-21
NL2016976B1 (en) 2018-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. All-optical mass sensing with coupled mechanical resonator systems
US10648934B2 (en) Systems, apparatuses, and methods for optical focusing in scattering samples
EP3529595B1 (en) Methods and apparatus for magnetic particle analysis using wide-field diamond magnetic imaging
Younge et al. State-dependent energy shifts of Rydberg atoms in a ponderomotive optical lattice
EP2738607B1 (en) Nanopatterning and ultra-wideband electromagnetic characteristic measurement system
NL2016976B1 (en) Method and detector for microscopic measurement
Howie Photon interactions for electron microscopy applications
Rupp et al. Quenching of material dependence in few-cycle driven electron acceleration from nanoparticles under many-particle charge interaction
US20230400492A1 (en) Ultrafast detector of rydberg atoms
Talebi et al. On the symmetry and topology of plasmonic eigenmodes in heptamer and hexamer nanocavities
EP3224640A1 (en) Method and device for measuring strong magnetic fields on a nanometer scale, e.g. on a hard disk write/read head
JP2014059192A (ja) 蛍光顕微装置および方法
JP2018063413A (ja) 量子光学システム
EP3566066B1 (en) Instantaneous magnetic resonance spectroscopy of a sample
Bruulsema et al. On the local measurement of electric currents and magnetic fields using Thomson scattering in Weibel-unstable plasmas
Ward et al. Differential cross sections for electron impact excitation of the n= 2 states of helium at intermediate energies (80, 100 and 120 eV) measured across the complete angular scattering range (0–180)
CN113455107A (zh) 强、窄带、完全相干、软x射线的可调谐源
CN107219182B (zh) 粒子束激发真空紫外-可见光波段磁光谱测试方法及系统
NL2015805A (en) An Undulator
CN115825134A (zh) 基于碳化硅色心的单分子磁共振测量装置
Gong et al. High-brightness plasmon-enhanced nanostructured gold photoemitter
Lee et al. Ramsey interference in a multilevel quantum system
Chen et al. Generation of quasi continuous-wave electron beams in an L-band normal conducting pulsed RF injector for laboratory astrophysics experiments
Landazabal et al. Reduction of the fluorescence lifetime of quantum dots in presence of plasmonic nanostructures
Hur et al. Terahertz emission from a plasma dipole oscillation

Legal Events

Date Code Title Description
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20200701