Loading...
| Friend's email | |
| Your name | |
| Your email | |
| enter code | |
This page was sent successfuly
Design, Construction and Characterization of a Magnetic Imaging Microscope based on Nitrogen Vacancy Centers in Diamond
Akbari, Navid | 2024
0
Viewed
- Type of Document: M.Sc. Thesis
- Language: Farsi
- Document No: 57232 (04)
- University: Sharif University of Technology
- Department: Physics
- Advisor(s): Esfandiar, Ali
- Abstract:
- In recent years, quantum sensing based on spin defects in solid-state materials, particularly nitrogen vacancy defects in diamond, has been a significant research topic in the field of quantum technologies. Its applications have been demonstrated in various areas such as biology, microelectronics chips, and condensed matter physics. The aim of this research is to construct a magnetic imaging microscope based on an ensemble of diamond crystals using the continuous wave optically detected magnetic resonance method (CW-ODMR). By constructing an epifluorescence microscope and simultaneously exciting the diamond sample with green light and microwave radiation, it is possible to obtain information about the magnetic field near the diamond crystal through wide-field imaging. After the setup construction, the sensing results for single-pixel detection and for different bias field orientations relative to the diamond crystal were obtained. Depending on the different conditions, the sensitivity level was found to be in the range of 200-700 nT/√Hz , and the effect of laser and microwave power on the sensitivity of the setup was investigated. Additionally, the effect of a magnetic flux concentrator on improving sensor sensitivity was examined, and a minimum value of 6 nT/√Hzwas achieved. Finally, the magnetic field image in the direction perpendicular to the diamond crystal from a wire loop carrying a current of $5\ \mathrm{mA}$ was obtained, with sensitivity and resolution power of 1 μT/√Hz And 1.4 μm, respectively.
- Keywords:
- Quantum Sensing ; Nitrogen Vacancy Center in Diamond ; Optically Detected Magnetic Resonance ; Widefield Magnetic Imaging
Digital Object List
-
محتواي کتاب
- view
Bookmark
- مقدمه‌ای بر حسگری کوانتومی
- مقدمه
- حسگری کوانتومی
- انواع بسترهای حسگری کوانتومی
- اتم‌های سرد و گرم
- یون‌های به دام افتاده
- نقص‌های اسپینی در مواد حالت جامد
- مدارهای ابررسانا
- اپتومکانیک کوانتومی
- حسگرهای نوری و پلاسمونیکی
- تاریخچه‌ی استفاده از نقص نیتروژن تهی‌جا در الماس
- مقایسه نقص نیتروژن تهی‌جا در الماس با سایر حسگرهای مغناطیسی
- مزایا و معایب مغناطیس‌سنج نیتروژن تهی‌جا
- برخی از چالش‌های مغناطیس‌سنج‌های نیتروژن تهی‌جا در الماس
- مفاهیم اولیه‌ی حسگری با نقص نیتروژن تهی‌جا در الماس
- ساختار فیزیکی نقص نیتروژن تهی‌جا
- شکل‌گیری مرکز نیتروژن تهی‌جا
- اضافه کردن NV در هنگام رشد CVD
- کاشت یون نیتروژن و بازپخت
- ساختار ترازهای نقص نیتروژن تهی‌جا
- نظریه‌ی گروه
- گذار دوقطبی الکتریکی
- همیلتونی حالت پایه
- زمان‌های مشخصه‌ی سامانه‌ی نیتروژن تهی‌جا
- روش‌های حسگری با استفاده‌ی از نیتروژن تهی‌جا
- حسگری بر اساس نوع الماس
- حسگری براساس نوع تابش لیزر و مایکروویو
- حسگری براساس نوع آشکارسازی
- کاربردهای حسگری با نقص نیتروژن تهی‌جا
- میدان مغناطیسی
- دماسنجی
- میدان الکتریکی
- فشار و تنش
- ژیروسکوپ
- گرادیومتری
- تشدید مغناطیسی هسته
- حساسیت میدان مغناطیسی
- جمع‌بندی
- چیدمان آزمایشگاهی حسگری و تصویربرداری با استفاده از بلور الماس
- چیدمان بلور الماس
- مسیر نوری
- مسیر مایکروویو
- میدان مغناطیسی بایاس
- بلور الماس
- جمع‌کننده‌های شار مغناطیسی
- نمونه‌ها برای مشخصه‌یابی چیدمان
- داده‌گیری و کنترل دستگاه‌ها
- چیدمان میکروالماس بر سر فیبر
- مشخصات میکروالماس‌ها
- جمع‌بندی
- چیدمان بلور الماس
- نتایج تجربی
- مشخصه‌یابی بلور الماس
- طیف ODMR پیوسته
- حالت‌های مختلف طیف ODMR
- بهینه‌سازی حساسیت میدان مغناطیسی
- اثر جمع‌کننده‌های شار مغناطیسی
- تصویربرداری مغناطیسی
- درجه‌بندی میکروسکوپ
- تصویر مغناطیسی سیم لاکی
- نتیجه‌گیری و پیشنهادات
- نتیجه‌گیری
- پیشنهادات
- پیشنهادات برای چیدمان کنونی
- پیشنهادات برای چیدمان‌های دیگر حسگری
- مراجع