論文の概要: Femtotesla Atomic Magnetometer for Zero- and Ultralow-field Nuclear
Magnetic Resonance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.01917v1
- Date: Mon, 4 Mar 2024 10:32:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-06 19:04:48.376985
- Title: Femtotesla Atomic Magnetometer for Zero- and Ultralow-field Nuclear
Magnetic Resonance
- Title（参考訳）: 超低磁場磁気共鳴のためのフェムトテラ原子磁気センサ
- Authors: Taizhou Hong, Yuanhong Wang, Zhenhan Shao, Qing Li, Min Jiang, Xinhua
Peng
- Abstract要約: 磁力計には、高い緩衝ガス圧力と高い原子数密度を有するカリウム蒸気電池を用いる。
カスタムメイドの真空チャンバーは、NMR試料を磁気センサセルに近接させ、サンプルを望まない加熱効果から保護するために使用される。
われわれのSERF磁力計は感度が高く、自然存在下での試料のzuLF NMR検出を実現することを約束している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.905028173574522
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Zero- and ultralow-field nuclear magnetic resonance (ZULF NMR) has
experienced rapid development and provides an excellent tool for diverse
research fields ranging from materials science, quantum information processing
to fundamental physics. The detection of ZULF NMR signals in samples with
natural abundance remains a challenging endeavor, due to the limited
sensitivity of NMR detectors and thermal polarization. In this work, we
demonstrate a femtotesla potassium spin-exchange relaxation-free (SERF)
magnetometer designed for ZULF NMR detection. A potassium vapor cell with high
buffer gas pressure and high atomic number density is used in the magnetometer.
With absorption spectroscopy and SERF effect, the key parameters of the vapor
cell are characterized and applied to optimize the magnetometer sensitivity. To
combine our SERF magnetometer and ZULF NMR detection, a custom-made vacuum
chamber is employed to keep NMR sample close to the magnetometer cell and
protect the sample from undesired heating effects. Gradiometric measurement is
performed to greatly reduce the magnetic noise. With the phase calibration
applied, the gradiometric measurement achieves 7-fold enhancement in
magnetic-field sensitivity compared to the single channel and has a magnetic
noise floor of 1.2 fT/Hz$^{1/2}$. Our SERF magnetometer exhibits high
sensitivity and is promising to realize ZULF NMR detection of samples with
natural abundance.
- Abstract（参考訳）: ゼロおよび超低磁場核磁気共鳴(zulf nmr)は急速に発展し、材料科学、量子情報処理から基礎物理学まで幅広い研究分野に優れたツールを提供している。
自然存在下での試料中のZULF NMR信号の検出は、NMR検出器の感度の制限と熱分極のため、依然として困難である。
本研究は, ZULF NMR検出のためのスピン交換緩和(SERF)磁気センサを試作した。
磁力計には、高いバッファガス圧と高い原子数密度のカリウム蒸気電池が使用される。
吸収分光とSERF効果により、気相セルのキーパラメータを特徴付け、磁気センサ感度を最適化する。
SERF磁力計とzuLF NMR検出を組み合わせるために、カスタムメイドの真空チャンバーを用いて、NMR試料を磁気センサセルに接近させ、望ましくない加熱効果から保護する。
重力測定を行い、磁気ノイズを大幅に低減する。
位相キャリブレーションを適用することにより、勾配測定は単一チャネルに比べて磁場感度が7倍向上し、磁気ノイズフロアは1.2 fT/Hz$^{1/2}$である。
われわれのSERF磁力計は感度が高く、自然存在下での試料のzuLF NMR検出を実現することを約束している。
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