論文の概要: High dynamic-range and portable magnetometer using ensemble
nitrogen-vacancy centers in diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.15748v1
- Date: Sat, 24 Feb 2024 07:10:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-27 17:13:09.584392
- Title: High dynamic-range and portable magnetometer using ensemble
nitrogen-vacancy centers in diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンドのアンサンブル窒素空洞中心を用いた高ダイナミックレンジ・ポータブル磁力計
- Authors: Himanshu Kumar, Dasika Shishir, Maheshwar Mangat, Siddharth Tallur,
and Kasturi Saha
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、広範囲なセンシング用途を実現するために研究されている。
ここでは、コンパクトでポータブルなNV中心のアンサンブルを備えた磁気センサを実現し、これをQuantum MagPIと呼ぶ。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5515299924109858
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Nitrogen vacancy (NV) centers in diamonds have been explored for realizing a
wide range of sensing applications in the last decade due to their unique
quantum properties. Here we realize a compact and portable magnetometer with an
ensemble of NV centers which we call the Quantum MagPI (Quantum Magnetometer
with Proportional Integral control). Including the sensor head and associated
electronics, our sensor assembly can fit inside 10 cm x 10 cm x 7 cm box and
control electronics in 30 cm x 25 cm x 5 cm box. We achieve a bandwidth
normalized sensitivity of ~ 10 nT/sqrt(Hz). Using closed-loop feedback for
locking to the resonance frequency, we extend the linear dynamic range to 200
microT (20x improvement compared to the intrinsic dynamic range) without
compromising the sensitivity. We report a detailed performance analysis of the
magnetometer through measurements of noise spectra, Allan deviation, and
tracking of nT-level magnetic fields in real-time. Additionally, we demonstrate
the utility of such a magnetometer by real-time tracking the movement of the
elevator car and door opening by measuring the projection of the magnetic field
along one of the NV-axes under ambient temperature and humidity.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、その特異な量子的性質のため、過去10年間に広範囲のセンシング応用を実現するために研究されてきた。
ここでは、nv中心のアンサンブルを持つコンパクトで携帯性のある磁力計を、量子マグパイ(比例積分制御を持つ量子磁力計)と呼ぶ。
センサヘッドと関連する電子機器を含め、センサアセンブリは10cm×10cm×7cmのボックス内に収まり、30cm×25cm×5cmの箱で電子機器を制御することができます。
10nT/sqrt(Hz)の帯域幅正規化感度を実現する。
共振周波数のロックに閉ループフィードバックを用いることで、感度を損なうことなく、線形ダイナミックレンジを200マイクロT(固有ダイナミックレンジよりも20倍改善)まで拡張する。
本報告では, ノイズスペクトル, アラン偏差, およびnTレベルの磁場をリアルタイムに追跡することで, 磁気センサの詳細な性能解析を行う。
また,nv軸に沿った磁界の投影を環境温度および湿度下で測定し,エレベータカーとドア開口部の動きをリアルタイムに追跡することで,磁力計の有用性を実証する。
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