[发明专利]金刚石磁传感器

说明书

一种金刚石磁传感器，所述金刚石磁传感器包括：金刚石，所述金刚石包含至少一个NV^—中心；微波发生器，所述微波发生器向所述金刚石发射微波；激发光发生器，所述激发光发生器向所述金刚石的NV^—中心发射激发光；以及荧光传感器，所述荧光传感器接收从所述金刚石的NV^—中心产生的荧光，所述荧光金刚石磁传感器包括模式测量装置，所述模式测量装置基于由所述荧光传感器感测的荧光强度的变化来测量磁场强度的时间变化模式。

技术领域

本发明涉及一种包括金刚石的磁传感器。

本申请要求于2017年2月21日提交的日本专利申请No.2017-029689的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

霍尔元件已被广泛地用作测量磁场的强度的磁传感器。利用超导的SQUID已知用于小磁场的测量。最近已提出一种能够通过利用在金刚石中形成的氮空位复合体(NV^—中心)来高度灵敏地检测小区域中的磁场的传感器作为新传感器(NPL1)。这样的传感器在它以约2.8GHz的频率向包含NV^—中心的金刚石发射微波的同时检测在它向NV^—中心发射绿色光作为激发光时作为荧光从NV^—中心产生的红色光。磁场的强度是在扫描发射的微波的频率时在荧光强度的降低点中基于依赖于磁场强度的变化来检测的(PTL 1)。已进行了关于适合于这样的传感器的金刚石的研究(PTL 2)。

引用列表

专利文献

PTL 1：WO2015/107907A1。

PTL 2：日本专利公开No.2012-121748。

非专利文献

NPL 1：J.R.Maze等人,Nanoscale magnetic sensing with an individualelectronic spin in diamond,Nature,Vol.第455卷,第644页(2008)。

发明内容

技术问题

利用NV^—中心的传感器能够测量非常弱的磁场强度的变化。在发射的微波的频率被固定情况下测量荧光强度的变化的方法一直受到限制的原因在于可检测的磁场强度的范围窄。通常，存在大于要检测的小磁场的环境磁场。因此，应该提供用于切断环境磁场的大型屏蔽室。即使在这种情况下，也难以完全切断诸如源自诸如传感器的电路的磁场这样的环境磁场，并且这样的困难对实际用途施加很大限制。本发明的目的是为了获得一种实现可检测的磁性强度的加宽范围并且利用清除环境磁场的方案而适合于实际用途的金刚石磁传感器。

问题的解决方案

根据本发明的一种方式的金刚石磁传感器包括：金刚石，所述金刚石包含至少一个NV^—中心；微波发生器，所述微波发生器向所述金刚石发射微波；激发光发生器，所述激发光发生器向所述金刚石的NV^—中心发射激发光；以及荧光传感器，所述荧光传感器接收从所述金刚石的NV^—中心产生的荧光，并且所述金刚石磁传感器包括模式测量装置，所述模式测量装置基于由所述荧光传感器感测的荧光强度的变化来测量磁性强度的时间变化模式。

根据另一方式，一种金刚石磁传感器包括：金刚石，所述金刚石为板状，在平面图中包含多个NV^—中心区域；磁阵列，所述磁阵列与所述NV^—中心区域对应地布置；微波发生器，所述微波发生器向所述金刚石发射微波；激发光发生器，所述激发光发生器向所述金刚石发射激发光；以及荧光传感器阵列，所述荧光传感器阵列分别接收从所述多个NV^—中心区域产生的荧光。

发明的有益效果