論文の概要: Quantifying the magnetic noise power spectrum for ensembles of P1 and NV
centers in diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.12643v1
- Date: Tue, 19 Dec 2023 22:39:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-21 17:39:42.555316
- Title: Quantifying the magnetic noise power spectrum for ensembles of P1 and NV
centers in diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中のP1とNV中心のアンサンブルにおける磁気ノイズパワースペクトルの定量化
- Authors: Ethan Q. Williams, Chandrasekhar Ramanathan
- Abstract要約: 2.5GHzのパルス電子常磁性共鳴(pEPR)を用いてダイヤモンド中のP1およびNV中心のアンサンブルの磁気ノイズパワースペクトルを測定した。
すべてのパワースペクトルは、およそ1/omega$のスケールで観測される広い成分と、13ドルのLarmorプリセッション周波数で顕著なピークの2つの特徴を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We use Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) dynamical decoupling to measure the
magnetic noise power spectra for ensembles of P1 and NV centers in diamond
using pulsed electron paramagnetic resonance (pEPR) at 2.5 GHz. The
stroboscopically detected pEPR experiments on NV centers were performed on an
HPHT (high pressure, high temperature) diamond sample at 13 mT and 190 mT,
while the experiments on P1 centers were performed on a CVD (chemical vapor
deposition) diamond sample at 89 mT. All power spectra show two distinct
features, a broad component that is observed to scale as approximately
$1/\omega$, and a prominent peak at the $^{13}$C Larmor precession frequency.
The broad $1/\omega$ behavior is consistent with an inhomogeneous distribution
of Lorentzian spectra due to clustering of P1 centers, which has recently been
shown to be prevalent in HPHT diamond. However, it is unknown if such
clustering occurs in CVD diamond. The maximum rate at which we can apply $\pi$
pulses is higher than the $^{13}$C frequency at 13 mT, but is lower than the
$^{13}$C frequency at 89 mT and 190 mT. We develop techniques that utilize the
higher harmonics of the CPMG filter function to improve our estimate of the
$^{13}$C contribution to the power spectrum at the higher fields. Surprisingly,
the $^{13}$C peak, when measured with higher harmonics of the CPMG filter,
appears larger than expected based on measurements with the lower harmonics. We
assess the robustness of our methods in the presence of finite pulse widths and
flip angle errors. These techniques could be used in a variety of ac
magnetometry and noise spectroscopy measurements such as chemical sensing and
nanoscale nuclear magnetic resonance.
- Abstract（参考訳）: carr-purcell-meiboom-gill (cpmg) を動的に分離し、2.5ghzのパルス電子常磁性共鳴(pepr)を用いてダイヤモンド中のp1およびnv中心の磁気ノイズパワースペクトルを測定する。
13mtおよび190mtのhht(high pressure, high temperature)ダイヤモンド試料で,p1mtでは89mtのcvdダイヤモンド試料でストロボスコープで検出したpepr実験を行った。
広い1/\omega$の振る舞いは、最近HPHTダイヤモンドで広く見られるP1中心のクラスター化によるローレンツスペクトルの不均一分布と一致している。
しかし、このクラスタリングがCVDダイヤモンドで起こっているかどうかは不明である。
13mTでは$^{13}$Cの周波数よりも高いが、89mTと190mTでは$^{13}$Cの周波数より低い。我々はCPMGフィルタ関数の高調波を利用して、高域でのパワースペクトルへの$^{13}$Cの寄与の見積もりを改善する技術を開発した。
驚いたことに、CPMGフィルタの高調波で測定された$^{13}$Cのピークは、低調波での測定に基づいて予想されるよりも大きく見える。
有限パルス幅とフリップ角誤差の存在下での手法のロバスト性を評価する。
これらの技術は、化学センシングやナノスケール核磁気共鳴のような様々なアック磁気計測やノイズスペクトル測定に使用できる。
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