論文の概要: Widefield Quantum Sensor for Vector Magnetic Field Imaging of Micromagnetic Structures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.03748v1
- Date: Wed, 03 Dec 2025 12:46:36 GMT
- ステータス: 情報取得中
- システム内更新日: 2025-12-04 11:58:48.619848
- Title: Widefield Quantum Sensor for Vector Magnetic Field Imaging of Micromagnetic Structures
- Title（参考訳）: マイクロ磁気構造のベクトル磁界イメージングのためのワイドフィールド量子センサ
- Authors: Orlando D. Cunha, Filipe Camarneiro, João P. Silva, Hariharan Nhalil, Ariel Zaig, Lior Klein, Jana B. Nieder,
- Abstract要約: 我々は、マイクロスケールデバイスからストライフィールドベクトルを再構成するために、カメラ互換のパルス光検出磁気共鳴プロトコルを実装した。
提案手法は, 83mathrmm×83mathrmm×828 pm 142)mathrmnT,Hz-1$の空間分解能と, 取得時間をわずか数分で達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Many spintronic, magnetic-memory, and neuromorphic devices rely on spatially varying magnetic fields. Quantitatively imaging these fields with full vector information over extended areas remains a major challenge. Existing probes either offer nanoscale resolution at the cost of slow scanning, or widefield imaging with limited vector sensitivity or material constraints. Quantum sensing with nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond promises to bridge this gap, but a practical camera-based vector magnetometry implementation on relevant microstructures has not been demonstrated. Here we adapt a commercial widefield microscope to implement a camera-compatible pulsed optically detected magnetic resonance protocol to reconstruct stray-field vectors from microscale devices. By resolving the Zeeman shifts of the four NV orientations, we reconstruct the stray-field vector generated by microfabricated permalloy structures that host multiple stable remanent states. Our implementation achieves a spatial resolution of $\approx 0.52 ~μ\mathrm{m}$ across an $83~μ\mathrm{m} \times 83~μ\mathrm{m}$ field of view and a peak sensitivity of $ (828 \pm 142)~\mathrm{nT\,Hz^{-1}}$, with acquisition times of only a few minutes. These results establish pulsed widefield NV magnetometry on standard microscopes as a practical and scalable tool for routine vector-resolved imaging of complex magnetic devices.
- Abstract（参考訳）: 多くのスピントロニクス、磁気メモリ、ニューロモルフィックデバイスは空間的に変化する磁場に依存している。
これらのフィールドを、拡張された領域で完全なベクトル情報で定量的に撮像することは、依然として大きな課題である。
既存のプローブは、走査速度を遅くするコストでナノスケールの解像度を提供するか、ベクトル感度や材料制約に制限のある広視野イメージングを提供する。
ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心による量子センシングは、このギャップを埋めることを約束するが、関連するミクロ組織に対する実用的なカメラベースのベクトル磁気メトリーの実装は示されていない。
そこで我々は,カメラ互換のパルス光検出磁気共鳴プロトコルを実装するために,市販の広視野顕微鏡を適用し,マイクロスケールデバイスからストライフィールドベクトルを再構成する。
4つのNV配向のゼーマンシフトを解くことにより、複数の安定な持続状態を持つマイクロファブリケードパーマロイ構造によって生じる成層場ベクトルを再構成する。
我々の実装では、視界が83〜μ\mathrm{m}$で、ピーク感度が$(828 \pm 142)~\mathrm{nT\,Hz^{-1}}$で、取得時間はわずか数分で、空間分解能は$0.52〜μ\mathrm{m}$である。
これらの結果は、複雑な磁気装置のベクトル分解イメージングを日常的に行うための実用的でスケーラブルなツールとして、標準顕微鏡上でのパルス広視野NV磁気計測を確立した。
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