論文の概要: Sensitive endoscopic diamond magnetometer for non-contact sensing in confined environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.18871v1
- Date: Wed, 17 Jun 2026 09:50:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-25 09:09:07.303911
- Title: Sensitive endoscopic diamond magnetometer for non-contact sensing in confined environments
- Title（参考訳）: 閉じ込められた環境下での非接触センシングのための高感度内視鏡ダイヤモンド磁力計
- Authors: Johannes Wesseler, Roland Nagy,
- Abstract要約: 直径6mmのセンサヘッドを備えた小型ダイヤモンド量子磁気センサを提案する。
2kHzの計測帯域を持つ91pT/sqrt(Hz)の磁場感度を実現する。
FPGAベースのバックエンドは、マイクロ波制御、ロックイン検出、リアルタイム共鳴追跡を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Transitioning quantum magnetometry from laboratory environments to real-world applications has been limited by a persistent trade-off between sensor miniaturization and magnetic sensitivity. While bulky systems can achieve high sensitivity, endoscopic probes commonly suffer from inefficient fluorescence collection and reduced performance. Here we resolve this trade-off and present a miniaturized diamond quantum magnetometer with a 6 mm diameter endoscopic sensor head, achieving a magnetic-field sensitivity of 91 pT/sqrt(Hz) with a 2 kHz measurement bandwidth in a magnetically unshielded environment. The fluorescence collection bottleneck is overcome by separating excitation and collection into different cores of a fused multi-core fiber bundle, coupled to the diamond through a custom high-numerical-aperture micro-objective. A compact FPGA-based backend performs microwave control, lock-in detection and real-time resonance tracking, enabling robust operation during magnetic-field imaging. To demonstrate the practical utility of the miniaturized sensor, we image the magnetic field of a commercial lithium-ion pouch cell during charge and discharge and reconstruct depth-integrated current-density maps of the current flow. These results show that endoscopic diamond magnetometers can combine high sensitivity with a probe geometry suitable for confined, unshielded measurements, opening new avenues in battery technology and beyond.
- Abstract（参考訳）: 実験室環境から実世界の応用へ移行する量子磁気学は、センサーの小型化と磁気感度の継続的なトレードオフによって制限されている。
バルク系は高感度を実現することができるが、内視鏡プローブは一般的に非効率な蛍光回収と性能低下に悩まされる。
ここでは、このトレードオフを解消し、6mm径の内視鏡センサーヘッドを備えた小型のダイヤモンド量子磁気センサを提案し、磁場感度は91 pT/sqrt(Hz)で、2kHzの帯域幅を持つ。
蛍光集束のボトルネックは、励起と集束を融合した多芯繊維束の異なるコアに分離することで克服される。
FPGAベースの小型バックエンドは、マイクロ波制御、ロックイン検出、リアルタイム共鳴追跡を行い、磁場イメージング中のロバストな動作を可能にする。
小型化センサの実用性を実証するため,充電・放電時の商用リチウムイオンポーチセルの磁場を撮像し,電流流の深さ積分電流密度マップを再構成した。
これらの結果から,高感度のダイヤモンド磁力計を,閉じ込められた無シールド測定に適したプローブ形状と組み合わせることで,電池技術の新たな道を開くことが可能であることが示唆された。
関連論文リスト
- Nanophotonic magnetometry in a spin-dense diamond cavity [0.0]
ダイヤモンド中の窒素空孔中心に基づく量子センサーは、ナノメートルスケールの高感度磁気計測のための主要なプラットフォームである。
そこで我々は,ダイヤモンドチップからモノリシックなシャスパーリングガリーモードキャビティを作製することで,このトレードオフを克服する統合プラットフォームを実現する。
ナノファブリック化キャビティベースの磁力計ではこれまで報告された中で最高の感度である58,textnT/sqrttextHzの直流感度を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-11-25T01:46:17Z) - Efficient Radiofrequency Sensing with Fluorescence Encoding [0.0]
本稿では,コヒーレンス時間制約を回避するため,広く適用可能な蛍光符号化法を提案する。
我々は、直流-MHz帯の交流磁界に対するショットノイズ制限感度を示し、光励起電力により検出帯域を調整可能である。
このアプローチは量子センサを原子スケールのスペクトル分析器に変換し、即座に低周波RF通信、ゼロフィールドNMR、バイオエレクトロニクスセンシングに応用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-10-08T20:17:23Z) - Enhanced quantum magnetometry with a laser-written integrated photonic diamond chip [0.0]
本稿では,ダイヤモンドに埋設した高品位レーザー導波路を用いた量子磁気計測を行った。
導波管結合型窒素空孔中心は, 原始ダイヤモンド中の窒素空孔中心と同等のスピンコヒーレンス特性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-02-04T16:53:22Z) - Diamond-on-chip infrared absorption magnetic field camera [0.0]
ダイヤモンド中の窒素空孔センターは、環境条件下でのこのようなセンシングタスクの主導的なプラットフォームである。
優れた感度と高空間分解能の一体化に関する現在の研究は、走査法や撮像法により容易である。
本研究では,空間分解磁界センサと統合磁界カメラを用いた2次元グラディオメトリーの新たな概念を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-04T14:09:08Z) - All-Optical Nuclear Quantum Sensing using Nitrogen-Vacancy Centers in
Diamond [52.77024349608834]
マイクロ波または高周波駆動は、量子センサーの小型化、エネルギー効率、非侵襲性を著しく制限する。
我々は、コヒーレント量子センシングに対する純粋に光学的アプローチを示すことによって、この制限を克服する。
この結果から, 磁気学やジャイロスコープの応用において, 量子センサの小型化が期待できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-14T08:34:11Z) - Investigation and comparison of measurement schemes in the low frequency
biosensing regime using solid-state defect centers [58.720142291102135]
ダイヤモンドの固体欠陥は、高い感度と時間分解能を持つ有望な量子センサーを作る。
不均質な拡張と駆動振幅の変動は、使用したセンシング方式によって感度に異なる影響を及ぼした。
連続波(CW)光磁気共鳴(ODMR)分光法, πパルスODMR法, ラムゼー干渉法に基づくスキームの予測感度を数値解析し, 比較した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-27T13:05:23Z) - High speed microcircuit and synthetic biosignal widefield imaging using
nitrogen vacancies in diamond [44.62475518267084]
微視的リソグラフィーパターン回路からの信号をマイクロメートルスケールで画像化する方法を示す。
新しいタイプのロックインアンプカメラを用いて、交流信号とパルス電流信号の空間的回復を1ミリ秒以下で実証する。
最後に,生体神経ネットワークにおける信号の正確な形状を再現した合成信号の回復の原理を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-29T16:27:39Z) - An integrated magnetometry platform with stackable waveguide-assisted
detection channels for sensing arrays [45.82374977939355]
ダイヤモンド表面下数ナノメートルのNV$-$-centerを作成できる新しいアーキテクチャを提案する。
我々は結合効率を実験的に検証し、導波路を通した磁気共鳴信号の検出を示し、磁場と温度センサの第一原理実証実験を行う。
今後,空間的,時間的相関の強い2次元センサアレイの開発が期待できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-04T12:59:29Z) - Quantum metamaterial for nondestructive microwave photon counting [52.77024349608834]
弱い非線形メタマテリアルに基づいてマイクロ波領域で動作する単一光子検出器の設計を提案する。
単光子検出の忠実度はメタマテリアルの長さとともに増加し,実験的に現実的な長さで接近することを示す。
光領域で動作する従来の光子検出器とは対照的に、光子検出により光子を破壊せず、光子波束を最小限に乱す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-13T18:00:03Z) - Optimisation of a diamond nitrogen vacancy centre magnetometer for
sensing of biological signals [44.62475518267084]
ダイヤモンド中の窒素空孔中心を用いたバイオ磁気学の進歩を示す。
生体計測装置を用いて,DC/低周波域で約100pT/$sqrtHz$の磁場感度を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-05T18:44:34Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。