論文の概要: Quantum Diamond Microscope for Dynamic Imaging of Magnetic Fields
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.06587v1
- Date: Tue, 12 Sep 2023 20:23:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-14 16:22:45.077270
- Title: Quantum Diamond Microscope for Dynamic Imaging of Magnetic Fields
- Title(参考訳): 磁場のダイナミックイメージングのための量子ダイヤモンド顕微鏡
- Authors: Jiashen Tang, Zechuan Yin, Connor A. Hart, John W. Blanchard, Jner
Tzern Oon, Smriti Bhalerao, Jennifer M. Schloss, Matthew J. Turner and Ronald
L. Walsworth
- Abstract要約: 近年,Ramseyプロトコルに基づく広視野NVイメージングは,従来の測定値と比較して均一かつ高感度化されている。
我々はRamseyベースのプロトコルをスピンバス駆動と統合し、NVスピンデフォーカス時間を延長し、磁気感度を向上させる。
バイオミネラル化と電気活性細胞の研究におけるこの動的QDMの新たな応用の可能性について論じる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.602276990341246
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Wide-field imaging of magnetic signals using ensembles of nitrogen-vacancy
(NV) centers in diamond has garnered increasing interest due to its combination
of micron-scale resolution, millimeter-scale field of view, and compatibility
with diverse samples from across the physical and life sciences. Recently,
wide-field NV magnetic imaging based on the Ramsey protocol has achieved
uniform and enhanced sensitivity compared to conventional measurements. Here,
we integrate the Ramsey-based protocol with spin-bath driving to extend the NV
spin dephasing time and improve magnetic sensitivity. We also employ a
high-speed camera to enable dynamic wide-field magnetic imaging. We benchmark
the utility of this quantum diamond microscope (QDM) by imaging magnetic fields
produced from a fabricated wire phantom. Over a $270\times270
\hspace{0.08333em} \mu\mathrm{m}$$^2$ field of view, a median per-pixel
magnetic sensitivity of
$4.1(1)\hspace{0.08333em}\mathrm{nT}$$/\sqrt{\mathrm{Hz}}$ is realized with a
spatial resolution
$\lesssim\hspace{0.08333em}10\hspace{0.08333em}\mu\mathrm{m}$ and
sub-millisecond temporal resolution. Importantly, the spatial magnetic noise
floor can be reduced to the picotesla scale by time-averaging and signal
modulation, which enables imaging of a magnetic-field pattern with a
peak-to-peak amplitude difference of about $300\hspace{0.08333em}\mathrm{pT}$.
Finally, we discuss potential new applications of this dynamic QDM in studying
biomineralization and electrically-active cells.
- Abstract(参考訳): ダイヤモンド中の窒素空洞(NV)中心のアンサンブルを用いた磁気信号の広視野イメージングは、ミクロンスケールの解像度、ミリスケールの視野、物理科学と生命科学の様々なサンプルとの互換性が組み合わさって、関心が高まっている。
近年,Ramseyプロトコルに基づく広視野NVイメージングは,従来の測定値と比較して均一かつ高感度化されている。
本稿では,NVスピンデフォーカス時間を拡張し,磁気感度を向上させるために,Ramseyベースのプロトコルとスピンバス駆動を統合した。
また, ダイナミック広視野磁気イメージングを実現するために, 高速カメラも採用している。
量子ダイヤモンド顕微鏡 (qdm) の実用性について, ワイヤファントムを作製した磁場をイメージングして評価する。
270 {\displaystyle 270\times270 \hspace{0.08333em} \mu\mathrm{m}$^2$の視野では、中央値の4.1(1)\hspace{0.08333em}\mathrm{nT}$/\sqrt{\mathrm{Hz}}$は空間分解$$\lesssim\hspace{0.08333em}10\hspace{0.08333em}\mu\mathrm{m}$で実現される。
重要なことに、空間磁気ノイズフロアは、時間と信号の変調によりピクトスラスケールに縮小することができ、ピークからピークまでの振幅差が約300\hspace{0.08333em}\mathrm{pT}$の磁場パターンを撮像することができる。
最後に, この動的QDMのバイオミネラル化および電気活性細胞研究への応用の可能性について検討する。
関連論文リスト
- Volumetric Reconstruction Resolves Off-Resonance Artifacts in Static and
Dynamic PROPELLER MRI [76.60362295758596]
磁気共鳴イメージング(MRI)におけるオフ共鳴アーティファクトは、画像ボリューム内のスピンの実際の共鳴周波数が空間情報を符号化するのに使用される期待周波数と異なる場合に発生する視覚歪みである。
本稿では,2次元MRI再構成問題を3次元に引き上げ,このオフ共鳴をモデル化するための「スペクトル」次元を導入することで,これらのアーチファクトを解決することを提案する。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-11-22T05:44:51Z) - Magnetic field imaging by hBN quantum sensor nanoarray [1.559812637550576]
六方晶窒化ホウ素中のホウ素空孔(V$_textB-$)欠陥を10nmの厚さで高空間分解能磁場イメージングで観察した。
センサアレイは、回折限界を超える空間分解能で、ワイヤ内の電流によって誘導される磁場を可視化することができる。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-01-30T03:54:19Z) - Quantum diamond microscopy with optimized magnetic field sensitivity and
sub-ms temporal resolution [0.0]
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。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-01-14T08:14:38Z) - The quantum dynamic range of room temperature spin imaging [0.817918559522319]
スピン系の磁気共鳴イメージングは、医学、化学、物理学における科学的な応用を組み合わせたものである。
窒素空孔中心(NV)を埋め込んだ40ミクロンから40ミクロンサイズの関心領域からなるスピンの画素ワイドコヒーレント量子力学について検討した。
我々は,NVセンサ層のコヒーレンスに対する$mathrmCrTe$ van der Waalsマグネットの効果を示し,量子振動の最大周波数の70倍の増大を測定した。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-08-17T08:24:00Z) - Toward deep-learning-assisted spectrally-resolved imaging of magnetic
noise [52.77024349608834]
本研究では,基礎となるゆらぎ磁場のスペクトル密度を効率的に再構成するディープニューラルネットワークを実装した。
これらの結果は、色中心に基づくナノスケールセンシングとイメージングに機械学習手法を適用する機会を生み出す。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-08-01T19:18:26Z) - Measuring the magnon-photon coupling in shaped ferromagnets: tuning of
the resonance frequency [50.591267188664666]
キャビティ光子と強磁性スピンの励起は ハイブリッドアーキテクチャで情報交換できる
速度向上は通常、電磁キャビティの幾何学を最適化することで達成される。
強磁性体の基本周波数を設定することにより、強磁性体の幾何学も重要な役割を果たすことを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-07-08T11:28:31Z) - DC Quantum Magnetometry Below the Ramsey Limit [68.8204255655161]
従来の$Tast$-limited dcマグネトメトリーの感度を超えるdc磁場の1桁以上の量子センシングを実証する。
スピンコヒーレンス時間に匹敵する周期で回転するダイヤモンド中の窒素空孔中心を用い, 磁気感度の計測時間と回転速度依存性を特徴づけた。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-03-27T07:32:53Z) - High speed microcircuit and synthetic biosignal widefield imaging using
nitrogen vacancies in diamond [44.62475518267084]
微視的リソグラフィーパターン回路からの信号をマイクロメートルスケールで画像化する方法を示す。
新しいタイプのロックインアンプカメラを用いて、交流信号とパルス電流信号の空間的回復を1ミリ秒以下で実証する。
最後に,生体神経ネットワークにおける信号の正確な形状を再現した合成信号の回復の原理を実証する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-07-29T16:27:39Z) - Sub-second Temporal Magnetic Field Microscopy Using Quantum Defects in
Diamond [10.499603209896307]
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。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-07-26T14:22:02Z) - Optimal coupling of HoW$_{10}$ molecular magnets to superconducting
circuits near spin clock transitions [85.83811987257297]
我々は,HoW$_10$磁性クラスターの純および磁性希釈結晶とマイクロ波超伝導コプラナー導波路とのカップリングについて検討した。
以上の結果から, 分子系のスピン時計状態は, スピン光子相互作用の大きさと, 不要な磁気ノイズ源からの十分な分離を両立させる, 有望な戦略であることがわかった。
論文 参考訳(メタデータ) (2019-11-18T11:03:06Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。