[发明专利]高频磁场产生装置

说明书

本发明的高频磁场产生装置，能够在广泛的范围内生成大致均匀的三维高频磁场，且能够提高光检测磁共振等的检测灵敏度；两个线圈(L1、L2)以夹着电子自旋共振材料的方式相隔规定间隔相互平行地配置；高频电源(1)生成导通至该两个线圈(L1、L2)的微波电流；两个线路体(S1、S2)分别与该两个线圈(L1、L2)连接，并以使该两个线圈(L1、L2)位于驻波的波节之外的位置的方式设定电流分布。

技术领域

本发明涉及一种高频磁场产生装置。

背景技术

在光检测磁共振(ODMR：Optically Detected Magnetic Resonance)中，通过向具有次能级水平和光学跃迁水平的介质同时照射高频磁场(微波)和光，能够根据光信号高灵敏度地检测出因为次能级间的磁共振而引起的占有数的变化等。

通常，基态的电子在被绿光激发之后，在恢复为基态时会发出红光。另一方面，例如金刚石结构中的氮和晶格缺陷(NVC：Nitrogen Bacancy Center、氮空位中心)中的电子，通过照射2.87GHz左右的高频磁场，从基态中的三个次能级中最低的能级(m_s＝0)跃迁至基态中比之更高的能量轨道的能级(m_s＝±1)。当该状态下的电子被绿光激发时，由于是以非辐射方式恢复为基态中的三个次能级中最低的能级(m_s＝0)，因而发光量减少，从而能够根据该光检测获知是否通过高频磁场引起磁共振。在ODMR中，使用这样的被称为NVC的光检测磁共振材料。

在一种测量系统中，在金刚石样品的下方设置开口环式的共振器、或者线圈或金属线式天线，从该共振器向样品照射2.87GHz左右的微波区域的高频磁场，扫描高频磁场和激发光，通过检测装置检测来自电子的红色光的减少点，从而获得位于上述金刚石结构附近的细胞的信息(例如参照非专利文献1)。

另外，一种磁测量装置，通过利用电子自旋共振的ODMR进行磁测量(例如参照专利文献1)。在该磁测量装置中，也通过一个线圈产生微波磁场。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本专利特开2012-110489号公报

【非专利文献】

非专利文献1：Kento Sasaki,et.al.,“Broadband,large-area microwaveantenna for optically-detected magnetic resonance of nitrogen-vacancy centersin diamode”REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 87,053904(2016)

发明内容

但是，上述线圈和天线只能在非常狭窄的范围内生成均匀的三维高频磁场，很难提高ODMR的检测灵敏度。例如在非专利文献1的情况下，如图20所示，使用半径为R(约7mm)的圆形铜板的环状天线式共振器，其中心位置处形成有狭缝，进而在该狭缝的前端形成有半径为r(约0.5mm)的贯通孔。如图21所示，当从高频电源供给约2.87GHz的电流时，在从其圆心起半径约为1mm的区域内可以产生均匀的磁场，但是，在该区域以外的其他区域、即该铜板面积的98％的区域中，磁场的强度从线圈的中心起逐渐下降，成为无法使用于ODMR检测的区域。此外，在电检测磁共振(EDMR：Electrically Detected Magnetic Resonance)等利用电子自旋共振的其他测量中也存在同样的问题。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，得到一种能够在广泛的范围内生成大致均匀的三维高频磁场，且能够提高利用电子自旋共振的测量中的检测灵敏度的高频磁场产生装置。