超硬材料網(wǎng)

       申請(qǐng)?zhí)枺?01710256550.3
       申請(qǐng)人：中北大學(xué)
       發(fā)明人：劉俊 郭浩 唐軍 趙銳 劉文耀 朱強(qiáng) 馬宗敏 趙彬彬 高研杰

       摘要： 本發(fā)明公開(kāi)了一種基于微波調(diào)相譜技術(shù)的金剛石色心自旋傳感檢測(cè)方法，包括如下步驟：（1）、將微波發(fā)射端（4）和微波接收端（5）對(duì)稱(chēng)安裝在抗磁圓環(huán)（8）內(nèi)側(cè)，微波發(fā)射端（4）與微波源連接，微波接收端（5）連接FPGA的數(shù)據(jù)采集口或示波卡的信號(hào)輸入端，或者，微波接收端（5）通過(guò)分口器分別連接示波卡的信號(hào)輸入端和FPGA的數(shù)據(jù)采集口。本發(fā)明結(jié)合了微波調(diào)相譜技術(shù)進(jìn)行金剛石色心原子共振信號(hào)的檢測(cè)，用激光將電子能級(jí)激發(fā)，掃描外加磁場(chǎng)，利用金剛石色心基態(tài)能級(jí)對(duì)微波場(chǎng)的吸收作用檢測(cè)微波信號(hào)的變化，用來(lái)讀出色心自旋信息。本發(fā)明檢測(cè)方法簡(jiǎn)便，精度高，而且消除了光路的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性，提高了原子磁共振的信噪比。        主權(quán)利要求：1.一種基于微波調(diào)相譜技術(shù)的金剛石色心自旋傳感檢測(cè)方法，其特征在于：包括如下步驟：（1）、將微波發(fā)射端（4）和微波接收端（5）對(duì)稱(chēng)安裝在抗磁圓環(huán)（8）內(nèi)側(cè)，微波發(fā)射端（4）與微波源連接，微波接收端（5）連接FPGA的數(shù)據(jù)采集口或示波卡的信號(hào)輸入端，或者，微波接收端（5）通過(guò)分口器分別連接示波卡的信號(hào)輸入端和FPGA的數(shù)據(jù)采集口；（2）、將具有NV色心的金剛石（1）固定在抗磁圓環(huán)（8）中心，采用激光器發(fā)射激光照射到金剛石表面，初始化NV色心的自旋狀態(tài)，使其都布局在ms=0的狀態(tài)，使金剛石完成初始化；（3）、打開(kāi)微波源，微波發(fā)射端發(fā)射微波掃頻信號(hào)，設(shè)置微波場(chǎng)頻率在2.85GHz~2.89GHz，掃頻微波透過(guò)金剛石樣品，微波接收端進(jìn)行投射微波的吸收，微波接收端的信號(hào)進(jìn)入示波卡和FPGA，示波卡實(shí)時(shí)顯示圖形，F(xiàn)PGA則對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波處理，并解算繪制解調(diào)圖形顯示在圖形顯示窗口；（4）、通過(guò)觀察微波的吸收峰，由此直觀看出金剛石色心的電子共振譜。
       2.一種基于微波調(diào)相譜技術(shù)的金剛石色心自旋傳感檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括抗磁圓環(huán)（8），所述抗磁圓環(huán)（8）內(nèi)側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝有微波發(fā)射端（4）和微波接收端（5），所述微波發(fā)射端（4）連接微波源，所述微波接收端（5）連接FPGA和/或示波卡；所述抗磁圓環(huán)（8）中心固定具有NV色心的金剛石（1），所述金剛石（1）由激光器（2）照射到表面。
       3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微波調(diào)相譜技術(shù)的金剛石色心自旋傳感檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：三個(gè)微波發(fā)射端（4）固定在抗磁圓環(huán)（8）內(nèi)側(cè)卡槽中，間隔15度；三個(gè)微波接收端（5）固定在抗磁圓環(huán)（8）內(nèi)側(cè)卡槽中，間隔15度。
       4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于微波調(diào)相譜技術(shù)的金剛石色心自旋傳感檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：微波發(fā)射端（4）包括樹(shù)脂板，所述樹(shù)脂板上印有寬度為0.03mm的環(huán)狀金屬絲作為微波發(fā)射天線；所述微波接收端（5）包括樹(shù)脂板，所述樹(shù)脂板上印有寬度為0.03mm的環(huán)狀金屬絲作為微波接收天線。
       5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于微波調(diào)相譜技術(shù)的金剛石色心自旋傳感檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述微波發(fā)射端或者微波接收端的制備方法如下：通過(guò)熱壓印技術(shù)將金屬銅壓在絕緣合成樹(shù)脂板上，然后將具有天線結(jié)構(gòu)圖形的油紙緊貼在樹(shù)脂板上，再次熱壓印轉(zhuǎn)移圖形，油紙上繪制天線結(jié)構(gòu)圖形的墨不溶于濃氨水，然后使用濃氨水除去樹(shù)脂板上裸露的金屬銅，留下天線結(jié)構(gòu)，然后用砂紙把墨擦掉，形成金屬銅微波天線。
       6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微波調(diào)相譜技術(shù)的金剛石色心自旋傳感檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述抗磁圓環(huán)（8）采用鋁合金材料制備。
       7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于微波調(diào)相譜技術(shù)的金剛石色心自旋傳感檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述環(huán)狀金屬絲直徑為1cm。