論文の概要: Sub-second Temporal Magnetic Field Microscopy Using Quantum Defects in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.12232v2
• Date: Fri, 25 Feb 2022 08:19:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-20 21:30:28.838944
• Title: Sub-second Temporal Magnetic Field Microscopy Using Quantum Defects in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中の量子欠陥を用いたサブ秒時間磁場顕微鏡
• Authors: Madhur Parashar, Anuj Bathla, Dasika Shishir, Alok Gokhale, Sharba Bandyopadhyay, and Kasturi Saha
• Abstract要約: 磁気顕微鏡は、ダイヤモンド中の窒素空隙(NV)欠陥中心の光学的に検出された磁気共鳴スペクトルの変化を観測することによって実現されている。 これらの広視野ダイヤモンドNV磁力計は、単一の磁場像を得るのに数分から数分の取得を必要とする。 ここでは、NVフォトルミネッセンスをロックイン検出することで、磁場撮像フレーム率を著しく向上させることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.499603209896307
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Wide field-of-view magnetic field microscopy has been realised by probing shifts in optically detected magnetic resonance (ODMR) spectrum of Nitrogen Vacancy (NV) defect centers in diamond. However, these widefield diamond NV magnetometers require few to several minutes of acquisition to get a single magnetic field image, rendering the technique temporally static in it's current form. This limitation prevents application of diamond NV magnetometers to novel imaging of dynamically varying microscale magnetic field processes. Here, we show that the magnetic field imaging frame rate can be significantly enhanced by performing lock-in detection of NV photo-luminescence (PL), simultaneously over multiple pixels of a lock-in camera. A detailed protocol for synchronization of frequency modulated PL of NV centers with fast camera frame demodulation, at few kilohertz frequencies, has been experimentally demonstrated. This experimental technique allows magnetic field imaging of sub-second varying microscale currents in planar microcoils with imaging frame rates in the range of 50 to 200 frames per second (fps). Our work demonstrates that widefield per-pixel lock-in detection of frequency modulated NV ODMR enables dynamic magnetic field microscopy.
• Abstract（参考訳）: 広視野磁場顕微鏡は、ダイヤモンド中の窒素空孔欠陥中心の光検出磁気共鳴(ODMR)スペクトルの変化を観測することによって実現されている。 しかし、これらの広視野ダイヤモンドnv磁力計は1つの磁場像を得るのにほんの数分から数分間の取得が必要であり、このテクニックを現在の形状で一時的に静的にする。 この制限により、動的に変化するマイクロスケールの磁場過程の新たなイメージングにダイヤモンドNV磁力計が適用できなくなる。 そこで本研究では,NVフォトルミネッセンス(PL)のロックイン検出と,ロックインカメラの複数画素を同時に行うことにより,磁場画像フレームレートを著しく向上できることを示す。 NV中心の周波数変調PLと高速カメラフレームの復調を数キロヘルツの周波数で同期するための詳細なプロトコルが実験的に実証されている。 この実験技術は、50フレームから200フレーム/秒(fps)の範囲の撮像フレーム速度を持つ平面マイクロコイルのサブ秒間変化マイクロスケール電流の磁場イメージングを可能にする。 本研究は, 周波数変調NV ODMRの広視野ロックイン検出により, 動的磁場顕微鏡が実現可能であることを示す。

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