論文の概要: A Highly Sensitive Diamond NV Magnetometer Using Ramsey Interferometry with a Short Sensor-to-Sample Distance

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.13754v1
• Date: Sat, 14 Mar 2026 05:03:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-17 16:19:35.386639
• Title: A Highly Sensitive Diamond NV Magnetometer Using Ramsey Interferometry with a Short Sensor-to-Sample Distance
• Title（参考訳）: 短距離センサを用いたラムゼー干渉計を用いた高感度ダイヤモンドNV磁気センサ
• Authors: Yuta Araki, Takeharu Sekiguchi, Yuji Hatano, Naota Sekiguchi, Chikara Shinei, Masashi Miyakawa, Takashi Taniguchi, Tokuyuki Teraji, Hiroshi Abe, Shinobu Onoda, Takeshi Ohshima, Takayuki Shibata, Mutsuko Hatano, Takayuki Iwasaki,
• Abstract要約: 本研究では,センサ間距離が短いラムゼー干渉計を用いたダイヤモンド量子磁気センサを開発した。 この開発はラムゼー干渉法に基づく実用的生体磁気応用に不可欠である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.20514013669127318
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In this study, we developed a diamond quantum magnetometer based on Ramsey interferometry with a short sensor-to-sample distance. Conventional biomagnetic sensors with ensemble nitrogen-vacancy centers using continuous-wave optically detected magnetic resonance and Ramsey methods typically rely on watt-level lasers to achieve high sensitivity, resulting in thermal issues. In contrast, by employing the light-trapping diamond waveguide technique in a high-pressure and high-temperature diamond sample treated with electron beam irradiation, we obtained a high photon conversion efficiency of 9.5%, enabling us to simultaneously achieve a high sensitivity of 2.93(7) pT/Hz^1/2 in the 100-400 Hz frequency range and a minimal temperature increase of only approximately 13 K at a low laser power of 210 mW. Using a dry phantom designed to mimic magnetoencephalography signals, we measured a weak magnetic field of 77.7(2) pT without signal averaging at a sensor-to-sample distance of 2.5 mm. This short-distance measurement prevents severe spatial signal attenuation, yielding a high signal-to-noise ratio. The development here is crucial for practical biomagnetic applications based on Ramsey interferometry.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,ラムゼイ干渉計と短距離センサを用いたダイヤモンド量子磁気センサを開発した。 連続波で光学的に検出された磁気共鳴とラムゼー法を用いる従来の窒素空洞中心を持つ生体磁気センサは、一般的に高い感度を達成するためにワットレベルのレーザーに依存しており、熱問題を引き起こしている。 対照的に、高圧・高温ダイヤモンド試料に電子ビーム照射処理を施し、高光子変換効率9.5%を達成し、100-400Hz帯で2.93(7) pT/Hz^1/2の高感度を同時に達成し、210mWの低レーザーパワーで約13Kの最小温度増加を達成できた。 磁気脳波信号の模倣を目的としたドライファントムを用いて, センサ間距離2.5mmでの信号平均化を伴わない77.7(2) pTの弱い磁場を測定した。 この短距離測定は、重度の空間信号減衰を防止し、高い信号対雑音比をもたらす。 ここでの開発はラムゼー干渉法に基づく実用的生体磁気応用に不可欠である。

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