論文の概要: Ferrimagnetic Oscillator Magnetometer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.19938v1
- Date: Wed, 31 May 2023 15:21:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-01 15:42:22.984028
- Title: Ferrimagnetic Oscillator Magnetometer
- Title（参考訳）: 強磁性振動子磁気センサ
- Authors: John F. Barry, Reed A. Irion, Matthew H. Steinecker, Daniel K.
Freeman, Jessica J. Kedziora, Reginald G. Wilcox, Danielle A. Braje
- Abstract要約: この装置は、電磁ジャイロ比に支配される固定された校正自由応答を示す。
この装置は、未知位相の交流磁場に対して100 fT/$sqrttextHz$の最小感度を達成する。
- 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: Quantum sensors offer unparalleled precision, accuracy, and sensitivity for a
variety of measurement applications. We report a compact magnetometer based on
a ferrimagnetic sensing element in an oscillator architecture that circumvents
challenges common to other quantum sensing approaches such as limited dynamic
range, limited bandwidth, and dependence on vacuum, cryogenic, or laser
components. The device exhibits a fixed, calibration-free response governed by
the electron gyromagnetic ratio. Exchange narrowing in the ferrimagnetic
material produces sub-MHz transition linewidths despite the high unpaired spin
density ($\sim 10^{22}$ cm$^{-3}$). The magnetometer achieves a minimum
sensitivity of 100 fT/$\sqrt{\text{Hz}}$ to AC magnetic fields of unknown phase
and a sensitivity below 200 fT/$\sqrt{\text{Hz}}$ over a bandwidth $\gtrsim \!
1$ MHz. By encoding magnetic field in frequency rather than amplitude, the
device provides a dynamic range in excess of 1 mT. The passive, thermal
initialization of the sensor's quantum state requires only a magnetic bias
field, greatly reducing power requirements compared to laser-initialized
quantum sensors. With additional development, this device promises to be a
leading candidate for high-performance magnetometry outside the laboratory, and
the oscillator architecture is expected to provide advantages across a wide
range of sensing platforms.
- Abstract（参考訳）: 量子センサーは、様々な測定用途に非並列精度、精度、感度を提供する。
振動子構造における強磁性体検出素子に基づく小型磁気センサを,ダイナミックレンジの制限,帯域幅の制限,真空,低温,レーザ成分への依存といった他の量子センシング手法に共通する課題を回避する。
この装置は、電子磁気比によって支配される固定された校正自由応答を示す。
鉄磁性材料の交換狭化は、高い不対スピン密度(\sim 10^{22}$ cm$^{-3}$)にもかかわらず、サブMHz遷移線幅を生成する。
磁気センサは、未知位相の交流磁界に対して100 fT/$\sqrt{\text{Hz}}$の最小感度と200 fT/$\sqrt{\text{Hz}}$以下の感度を帯域幅$\gtrsim \!
1 MHz。
センサーの量子状態の受動的熱初期化には磁場のみが必要であり、レーザー初期化量子センサーに比べて電力要求を大幅に削減する。
さらなる開発により、この装置は実験室外での高性能磁気測定の有力候補となり、発振器アーキテクチャは幅広いセンシングプラットフォームに利点をもたらすことが期待されている。
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