論文の概要: Quantum diamond microscopy with optimized magnetic field sensitivity and sub-ms temporal resolution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.05853v3
• Date: Wed, 26 Apr 2023 01:06:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-27 17:50:35.798392
• Title: Quantum diamond microscopy with optimized magnetic field sensitivity and sub-ms temporal resolution
• Title（参考訳）: 磁場感度とサブms時間分解能を最適化した量子ダイヤモンド顕微鏡
• Authors: Sangwon Oh, Seong-Joo Lee, Jeong Hyun Shim, Nam Woong Song, Truong Thi Hien
• Abstract要約: ロックイン検出を用いた量子ダイヤモンド磁気センサは、ニューロン、生きた哺乳類の筋肉、生きたマウスの心臓から弱い生体磁場を検出することに成功した。 これにより、生体磁場の微視的分布を可視化する量子ダイヤモンド磁気センサの可能性が開ける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum diamond magnetometers using lock-in detection have successfully detected weak bio-magnetic fields from neurons, a live mammalian muscle, and a live mouse heart. This opens up the possibility of quantum diamond magnetometers visualizing microscopic distributions of the bio-magnetic fields. Here, we demonstrate a lock-in-based wide-field quantum diamond microscopy, achieving a mean volume-normalized per pixel sensitivity of 43.9 $\mathrm{nT\mu m^{1.5}/Hz^{0.5}}$. We optimize the sensitivity by implementing a double resonance with hyperfine driving and magnetic field alignment along the $<$001$>$ orientation of the diamond. Additionally, we show that sub-ms temporal resolution ($\sim$ 0.4 ms) can be achieved while keeping the per-pixel sensitivity at a few tens of nanotesla per second using quantum diamond microscopy. This lock-in-based diamond quantum microscopy could be a step forward in mapping functional activity in neuronal networks in micrometer spatial resolution.
• Abstract（参考訳）: ロックイン検出を用いた量子ダイヤモンド磁気センサは、神経細胞、生きた哺乳類の筋肉、生きたマウスの心臓から弱い生体磁場を検出できた。 これにより、生体磁場の顕微鏡分布を可視化する量子ダイヤモンド磁気センサの可能性が開ける。 ここでは,ロックイン型ワイドフィールド量子ダイヤモンド顕微鏡を用いて,43.9$\mathrm{nT\mu m^{1.5}/Hz^{0.5}}$の平均体積正規化を実現する。 超微粒子駆動と磁場アライメントの二重共振をダイヤモンドの$<$001$>$方向に沿って実装することで感度を最適化する。 さらに、量子ダイヤモンド顕微鏡を用いて、1ピクセルあたりの感度を数ナノテラ/秒に保ちながら、ms以下の時間分解能($0.4ms)を達成できることが示される。 このロックインベースのダイヤモンド量子顕微鏡は、マイクロメートル空間分解能のニューロンネットワークにおける機能活性のマッピングの一歩となるかもしれない。

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