論文の概要: Impact of Charge Conversion on NV-Center Relaxometry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.01063v1
- Date: Tue, 3 Jan 2023 12:18:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-08 22:00:07.729083
- Title: Impact of Charge Conversion on NV-Center Relaxometry
- Title（参考訳）: NV-Center Relaxometry における電荷変換の影響
- Authors: Isabel Cardoso Barbosa, Jonas Gutsche, Artur Widera
- Abstract要約: 我々は520,$nmの励起レーザとマイクロ波励起を組み合わせたナノダイヤモンド中のNVアンサンブルの緩和測定を行った。
飽和度以下のレーザー強度でも電荷変換は観察され、高い強度では電荷変換はスピン緩和よりも優れている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Relaxometry schemes employing nitrogen-vacancy (NV) centers in diamonds are
essential in biology and physics to detect a reduction of the color centers'
characteristic spin relaxation ($T_1$) time caused by, e.g., paramagnetic
molecules in proximity. However, while only the negatively-charged NV center is
to be probed in these pulsed-laser measurements, an inevitable consequence of
the laser excitation is the conversion to the neutrally-charged NV state,
interfering with the result for the negatively-charged NV centers' $T_1$ time
or even dominating the response signal. In this work, we perform relaxometry
measurements on an NV ensemble in nanodiamond combining a $520\,$nm excitation
laser and microwave excitation while simultaneously recording the fluorescence
signals of both charge states via independent beam paths. Correlating the
fluorescence intensity ratios to the fluorescence spectra at each laser power,
we monitor the ratios of both charge states during the $T_1$-time measurement
and systematically disclose the excitation-power-dependent charge conversion.
Even at laser intensities below saturation, we observe charge conversion, while
at higher intensities, charge conversion outweighs spin relaxation. These
results underline the necessity of low excitation power and fluorescence
normalization before the relaxation time to accurately determine the $T_1$ time
and characterize paramagnetic species close to the sensing diamond.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心を用いるリラクサメトリーは、近傍の常磁性分子によって引き起こされる色中心の特徴的スピン緩和(T_1$)の減少を検出するために、生物学や物理学において不可欠である。
しかし、このパルスレーザー測定では負電荷のnv中心のみが検出されるが、レーザー励起の必然的な結果は中性電荷のnv状態への変換であり、負電荷のnv中心の$t_1$時間や応答信号を支配することさえある。
本研究では,520,$nmの励起レーザとマイクロ波励起を併用したナノダイアモンド中のNVアンサンブルの緩和測定を行い,両電荷状態の蛍光信号を独立ビームパスで同時に記録する。
レーザーパワー毎の蛍光スペクトルに対する蛍光強度比を関連づけて,$T_1$-time測定における両電荷状態の比をモニタし,励起パワー依存電荷変換を系統的に開示する。
飽和度以下のレーザー強度でも電荷変換は観察され、高い強度では電荷変換はスピン緩和よりも優れている。
これらの結果は、緩和時間前における低励起パワーと蛍光正規化の必要性を浮き彫りにして、T_1$時刻を正確に決定し、センシングダイヤモンドに近い常磁性種を特徴付ける。
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