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公开(公告)号：CN107256047B
公开(公告)日：2019-01-04
申请号：CN201710367588.8
申请日：2017-05-23
Applicant: 中北大学
IPC: G05D23/20
Abstract: 本发明涉及量子传感领域，具体是一种固态原子自旋传感器无磁温控系统，包括金刚石衬底，所述金刚石衬底上加工有金刚石NV色心波导（4），所述金刚石衬底上设有覆盖金刚石NV色心波导（4）的多孔磁性PDMS薄膜（3），所述金刚石衬底下表面两侧加工有微带天线阵列（2），所述微带天线阵列（2）连接有微波源。本发明利用MPCVD磁、电约束方法制备了浓度大于1018cm‑1的氮元素掺杂金刚石结构，利用微纳加工工艺方法制备了金刚石色心结构，实现了NV色心结构的激发和荧光收集，同时结合电子束加工方法实现了微波天线的共面制造，并通过时序操控方法进行磁场变化信号高信噪比检测，实现温度调制磁场作用，进行磁噪声有效抑制，达到无磁温控目的。
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公开(公告)号：CN108957376A
公开(公告)日：2018-12-07
申请号：CN201810477025.9
申请日：2018-05-18
Applicant: 中北大学
Abstract: 本发明公开了一种芯片式原子自旋磁传感器，包括集成板（5），所述集成板（5）上设有U型微波信号耦合结构（1），所述集成板（5）上位于U型微波信号耦合结构（1）内的两相对面对称一体布置有梳齿型微波辐射微纳天线结构（2）；所述集成板（5）上位于U型微波信号耦合结构（1）的开口端布置有金刚石NV色心波导结构（4）；所述集成板（5）上位于梳齿型微波辐射微纳天线结构（2）之间设有金刚石NV色心自旋极化增强纳米柱阵列（3）。本发明体积小，灵敏度高，构成材料对于环境的要求低，可以适用于大部分需要测量微弱磁场的场合，通过微波与电子自旋共振耦合实现对共振信号的检测，以达到探测磁场的目的。
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公开(公告)号：CN107024495B
公开(公告)日：2018-10-26
申请号：CN201710256550.3
申请日：2017-04-19
Applicant: 中北大学
IPC: G01N24/10
Abstract: 本发明公开了一种基于微波调相谱技术的金刚石色心自旋传感检测方法，包括如下步骤：（1）、将微波发射端（4）和微波接收端（5）对称安装在抗磁圆环（8）内侧，微波发射端（4）与微波源连接，微波接收端（5）连接FPGA的数据采集口或示波卡的信号输入端，或者，微波接收端（5）通过分口器分别连接示波卡的信号输入端和FPGA的数据采集口。本发明结合了微波调相谱技术进行金刚石色心原子共振信号的检测，用激光将电子能级激发，扫描外加磁场，利用金刚石色心基态能级对微波场的吸收作用检测微波信号的变化，用来读出色心自旋信息。本发明检测方法简便，精度高，而且消除了光路的复杂性和不稳定性，提高了原子磁共振的信噪比。
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公开(公告)号：CN106092074A
公开(公告)日：2016-11-09
申请号：CN201610385284.X
申请日：2016-06-03
Applicant: 中北大学
Abstract: 本发明提供一种单芯片级金刚石色心自旋陀螺仪，利用MPCVD磁、电约束方法制备了浓度大于1018cm‑1的氮元素掺杂金刚石结构，利用微纳加工工艺方法制备了金刚石色心波导结构，实现了NV色心结构的波导内全激发和空间全反射高效率收集，同时结合电子束加工方法实现了微波、射频天线的共面制造以及磁场产生线圈的芯片化一体集成，并通过时序操控方法进行陀螺信号高信噪比检测，发明了一种单芯片级的金刚石色心自旋陀螺仪。
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公开(公告)号：CN108469447B
公开(公告)日：2020-10-02
申请号：CN201810227009.4
申请日：2018-03-20
Applicant: 中北大学
IPC: G01N24/10
Abstract: 本发明公开了一种基基于微波调相谱技术的探针式电子自旋检测方法，包括如下步骤：（1）、将微波发生器信号输出端接入微波共振器，接着将信号通过悬臂梁接入纳米探针；（2）、打开微波源，探针尖端发射微波扫频信号，设置微波场频率范围，未放入样品时扫描将数据初始化后，将样品放置在载物台上；（3）、设置样品扫描区域及精确度后开始扫描，探针在扫描区域内进行高速移动，微波信号穿入样品内部，样品内部的电子吸收能量发生跃迁，信号返回探针并将反馈信号传送至数据采集端；（4）、根据采集端采集的信号分析数据，生成微波吸收分布图谱，从而判断样品中发生电子自旋共振的位置，进一步可以得出样品内部结构。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN107144392B
公开(公告)日：2019-10-11
申请号：CN201710367589.2
申请日：2017-05-23
Applicant: 中北大学
IPC: G01L9/16
Abstract: 本发明公开了一种固态原子自旋传感结构表面应力噪声超高精度测试系统，包括探头，所述探头包括金刚石衬底，所述金刚石衬底上表面中部加工有金刚石NV色心波导，所述金刚石衬底上表面生长一层覆盖NV色心波导的金刚石折射率匹配层作为反射膜，所述金刚石衬底上表面加工微带天线阵列，所述微带天线阵列延伸有微带天线端口，所述微带天线端口连接微波源，所述微带天线阵列上表面镀有压磁薄膜。本发明采用内嵌NV色心的波导的金刚石衬底作为敏感单元，利用激光实现电子能级跃迁，通过扫描微波，压力探头内的压磁薄膜感受外界压力会产生与压力大小相关的磁场，通过荧光强度谱线两个峰值对应的微波频率的差值来对压力进行标定，实现压力的超高精度测量。
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公开(公告)号：CN107256047A
公开(公告)日：2017-10-17
申请号：CN201710367588.8
申请日：2017-05-23
Applicant: 中北大学
IPC: G05D23/20
CPC classification number: G05D23/20
Abstract: 本发明涉及量子传感领域，具体是一种固态原子自旋传感器无磁温控系统，包括金刚石衬底，所述金刚石衬底上加工有金刚石NV色心波导（4），所述金刚石衬底上设有覆盖金刚石NV色心波导（4）的多孔磁性PDMS薄膜（3），所述金刚石衬底下表面两侧加工有微带天线阵列（2），所述微带天线阵列（2）连接有微波源。本发明利用MPCVD磁、电约束方法制备了浓度大于1018cm‑1的氮元素掺杂金刚石结构，利用微纳加工工艺方法制备了金刚石色心结构，实现了NV色心结构的激发和荧光收集，同时结合电子束加工方法实现了微波天线的共面制造，并通过时序操控方法进行磁场变化信号高信噪比检测，实现温度调制磁场作用，进行磁噪声有效抑制，达到无磁温控目的。
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公开(公告)号：CN107247065B
公开(公告)日：2019-01-04
申请号：CN201710256669.0
申请日：2017-04-19
Applicant: 中北大学
IPC: G01N24/10
Abstract: 本发明公开了一种金刚石NV色心轴向检测与定位方法，包括如下步骤：（1）、将微波发射端和微波接收端对称安装在抗磁圆环内侧，微波发射端连接相位调制器输出端，相位调制器输入端连接微波源，微波接收端连接相位解调器输入端，相位解调器输出端连接AD转换芯片的模拟输入端，AD转换芯片的数字输出端连接FPGA控制芯片输入端，FPGA控制芯片进行信号处理分析并进行存储，然后输出PWM信号进入驱动电路，驱动电路输出线与水平驱动马达和俯仰驱动马达连接，水平驱动马达控制抗磁圆环进行水平旋转，俯仰驱动马达控制抗磁圆环进行俯仰旋转。
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公开(公告)号：CN106092074B
公开(公告)日：2019-01-04
申请号：CN201610385284.X
申请日：2016-06-03
Applicant: 中北大学
Abstract: 本发明提供一种单芯片级金刚石色心自旋陀螺仪，利用MPCVD磁、电约束方法制备了浓度大于1018cm‑1的氮元素掺杂金刚石结构，利用微纳加工工艺方法制备了金刚石色心波导结构，实现了NV色心结构的波导内全激发和空间全反射高效率收集，同时结合电子束加工方法实现了微波、射频天线的共面制造以及磁场产生线圈的芯片化一体集成，并通过时序操控方法进行陀螺信号高信噪比检测，发明了一种单芯片级的金刚石色心自旋陀螺仪。
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