論文の概要: Millimeter-scale rigid diamond probe for high sensitivity endoscopic-magnetometry applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.06077v1
• Date: Wed, 04 Feb 2026 04:01:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-09 22:18:26.027519
• Title: Millimeter-scale rigid diamond probe for high sensitivity endoscopic-magnetometry applications
• Title（参考訳）: ミリスケール硬質ダイヤモンドプローブの高感度内視鏡磁気学への応用
• Authors: Jihongbo Shen, Heng Yuan, Hongyu Tao, Zekun Niu, Haoming Xu, Chentao Zhang, Chen Su, Zhuo Wang, Chen Zhang,
• Abstract要約: 光学設計を最適化し,感度を向上したミリスケール硬質ダイヤモンド磁気センサプローブを提案する。 フラスタットダイヤモンドと小型複合パラボリック集光器 (CPC) レンズを結合することにより, 蛍光集光効率を直径4mm以内で37%向上する。 この確認された構造により、将来、外科的および工業的応用のために、mmサイズのプローブとピコテスラ感度を持つ内視鏡を投影することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.507649469248332
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Magnetometry based on diamond nitrogen-vacancy (NV) centers has been extensively studied for applications requiring diverse capabilities, spanning from nanometer spatial resolution to subpicotesla sensitivity. Among various applications, diamond magnetometers can demonstrate high sensitivity magnetic sensing within millimeter-scale size for endoscopic applications. However, the trade-off between sensitivity and spatial resolution of diamond magnetometry makes it difficult to achieve such a probe. In this study, we present a millimeter-scale rigid diamond magnetometer probe with enhanced sensitivity via optimizing the optical design. By coupling the frustum diamond with the miniaturized compound parabolic concentrator (CPC) lens, we enhance the fluorescence collection efficiency by 37% within 4 mm diameter, and the achieved sensitivity is 200 pT/Hz1/2 based on the sample with the resonance linewidth of ~8 MHz. With this verified structure, endoscopes with mm-size probe and picotesla sensitivity can be projected for surgical and industrial applications in the future.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド窒素空孔(NV)中心に基づく磁気メトリーは、ナノメートル空間分解能から亜ピコテトラ感度まで多様な機能を必要とする応用のために広く研究されている。 様々な応用の中で、ダイヤモンド磁力計は、内視鏡的応用のためにミリスケールの範囲内で高感度の磁気センシングを示すことができる。 しかし、ダイヤモンド磁気メトリーの感度と空間分解能のトレードオフは、そのようなプローブを達成するのを困難にしている。 本研究では,光学設計を最適化し,感度を向上したミリスケール硬質ダイヤモンド磁気センサプローブを提案する。 フラストタルダイヤモンドと小型複合パラボリック集光器 (CPC) レンズを結合することにより, 蛍光集光効率を直径4mm以内で37%向上し, 共振線幅が約8MHzの試料から200pT/Hz1/2の感度を得た。 この確認された構造により、将来、外科的および工業的応用のために、mmサイズのプローブとピコテスラ感度を持つ内視鏡を投影することができる。

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