論文の概要: Realization of high-dynamic-range broadband magnetic-field sensing with ensemble nitrogen-vacancy centers in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.11360v1
• Date: Fri, 23 Sep 2022 01:18:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-01-25 15:27:08.924357
• Title: Realization of high-dynamic-range broadband magnetic-field sensing with ensemble nitrogen-vacancy centers in diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンドのアンサンブル窒素空洞中心を用いた高ダイナミックレンジ広帯域磁界センシングの実現
• Authors: Cao Wang, Qihui Liu, Yuqiang Hu, Fei Xie, Krishangi Krishna, Nan Wang, Lihao Wang, Yang Wang, Kimani C. Toussaint Jr, Jiangong Cheng, Hao Chen, and Zhenyu Wu
• Abstract要約: 単結晶ダイヤモンドに窒素空孔中心のアンサンブルを統合する新しい磁気計測法を提案する。 NV中心のスピン共鳴周波数は、10kHzの測定帯域を実現するために高速な周波数ホッピングを備えた閉ループ周波数同期技術を用いて追跡される。 この手法はマイクロ波源の動作帯域を拡大するダイナミックレンジを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.22352618695417
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a new magnetometry method integrating an ensemble of nitrogen-vacancy (NV) centers in a single-crystal diamond with an extended dynamic range for monitoring the fast changing magnetic-field. The NV-center spin resonance frequency is tracked using a closed-loop frequency locked technique with fast frequency hopping to achieve a 10 kHz measurement bandwidth, thus, allowing for the detection of fast changing magnetic signals up to 0.723 T/s.This technique exhibits an extended dynamic range subjected to the working bandwidth of the microwave source. This extended dynamic range can reach up to 4.3 mT, which is 86 times broader than the intrinsic dynamic range. The essential components for NV spin control and signal processing such as signal generation, microwave frequency control, data processing and readout are integrated in a board-level system. With this platform, we demonstrate broadband magnetometry with an optimized sensitivity of 4.2 nT-Hz-1/2. This magnetometry method has the potential to be implemented in a multichannel frequency locked vector magnetometer suitable for a wide range of practical applications such as magnetocardiography and high-precision current sensors.
• Abstract（参考訳）: 高速に変化する磁場を監視するために,単結晶ダイヤモンドに窒素空孔(NV)中心のアンサンブルを統合した新しい磁力計法を提案する。 NV中心のスピン共鳴周波数は、高速な周波数ホッピングによる閉ループ周波数同期技術を用いて追跡され、10kHzの計測帯域を実現し、最大0.723T/sまでの高速変化する磁気信号を検出することができる。 この拡張されたダイナミックレンジは、固有のダイナミックレンジの86倍の4.3 mTに達することができる。 nvスピン制御や信号生成、マイクロ波周波数制御、データ処理、読み出しといった信号処理に必要なコンポーネントをボードレベルシステムに統合する。 このプラットフォームでは、4.2nT-Hz-1/2の感度を最適化したブロードバンド磁気メトリーを実演する。 本磁気測定法は、心磁図や高精度電流センサなど、幅広い実用用途に適したマルチチャネル周波数ロックベクトル磁気センサに実装される可能性を有する。

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