效利用全部4种方位的氮-空位对来提高测定精度。
[0047] 进而，通过将氮-空位对位置、和测量来自氮-空位对25的荧光输出的图像传感 器16中的像素位置1:1地对应起来，能够抽出来自同一方位的氮-空位对的荧光输出。利 用这一点，通过对测量某一群的氮-空位对的输出的图像传感器16的像素输出的、微波的 照射时和非照射时的差分进行累计并输入到微波源而以使该累计值成为恒定的方式反馈， 使测定时间全部对磁场测量有效地作出贡献，提高测定效率。
[0048] 〈磁测量装置的结构例〉
[0049] 图1是示出本实施方式1的磁测量装置10中的结构的一个例子的说明图。
[0050] 磁测量装置10是在作为生物体磁测量装置的脑磁计、心磁计、或者筋磁计等医疗 设备中使用的生物体磁的检测装置。例如，脑磁计从头皮上非侵袭地测量、解析伴随脑的神 经活动而发生的微弱磁场。
[0051] 磁测量装置10如图1所示，包括光源部11、金刚石晶体15、图像传感器16、控制部 17、微波源20、线圈21。
[0052] 光源部11包括青绿色光源12、透镜13、13a、13b、以及分色镜14。青绿色光源12 输出波长比例如530nm短的激励光。
[0053] 透镜13对从青绿色光源12输出的激励光进行会聚。分色镜14是仅使特定的波 长的光反射，使其以外的波长的光透射的光学元件，由此，分离激励光和荧光。
[0054] 针对入射光，按照例如45°左右的角度，配置分色镜14。由此，从透镜13入射了 的激励光被分色镜14反射，即折弯90°而向下方向导入。
[0055] 在分色镜14的下方，设置了透镜13a。在透镜13a的下方，配置了金刚石晶体15 以及作为测定对象的试样50。透镜13a会聚被分色镜14反射了的激励光而照射到金刚石 晶体15。另外，从金刚石晶体15发出了的荧光透射分色镜14。
[0056] 在分色镜14的上方，设置了透镜13b，在该透镜13b的上方，设置了图像传感器 16。透镜13b会聚从金刚石晶体15发出了的荧光，照射到图像传感器16。图像传感器16 是例如CCD(ChargeCoupledDevice:电荷親合元件）等半导体传感器，取入从金刚石晶体 15发出了的荧光像。
[0057] 图像传感器16取入了的荧光像被输出到成为信号处理部的控制部17。控制部17 具有信号处理电路18以及控制电路19。这些信号处理电路18以及控制电路19形成于例 如半导体芯片等。
[0058] 信号处理电路18进行输入了的荧光像的图像处理。控制电路19与图像传感器 16、青绿色光源12、以及微波源20连接，对这些图像传感器16、青绿色光源12、以及微波源 20供给定时信号。另外，控制电路19进行在微波源20中设定微波频率的控制。
[0059] 对微波源20,连接了线圈21。将微波源20以及线圈21称为微波部。线圈21构 成为环状地包围金刚石晶体15的周边部。微波源20使微波电流在线圈21中通电。由此， 在金刚石晶体15的周围发生微波的磁场。另外，如上所述，通过控制电路19设定从微波源 20输出的微波的频率。
[0060] 〈金刚石晶体和图像传感器的结构例〉
[0061] 图2是示出在图1的磁测量装置10中设置了的金刚石晶体15以及图像传感器16 中的结构的一个例子的说明图。
[0062] 另外，在图2的右下方，不出了金刚石晶体15的表面的一部分放大了的例子，在图 2的右上方，示出了图像传感器16的表面的一部分放大了的例子。
[0063] 金刚石晶体15由单晶体构成，如图2的右下方所示，在其表面实施微细加工，从而 格子状地规则地配置了氮-空位对25。该氮-空位对25的间隔是例如Iym左右。
[0064] 图像传感器16由格子状地规则地配置了作为受光元件的像素26的结构构成。像 素26的间隔是例如IOym左右。
[0065] 分别正方格子状地规则地配置了金刚石晶体15中的氮-空位对25、和测量来自 氮-空位对25的荧光输出的图像传感器16的像素26。因此，通过适合地设计从金刚石晶 体15的表面到达图像传感器16的光学系统，能够使各氮-空位对25发生的荧光输出与图 像传感器16的各像素26成为1:1对应。
[0066] 1:1的对应是指，以使从例如NXN的氮-空位对25发生的荧光点分别投影到NXN的图像传感器16的像素26的方式，实现金刚石晶体15的纵横比、以及氮-空位对25的坐 标的均匀性、即与图像传感器16的像素26的配置间隔相称的氮-空位对25的等间隔配置。 金刚石晶体15的纵横比典型的是1:1。关于该1:1的对应关系将后述。
[0067] 如上述的发明想要解决的课题所述，各氮-空位对25中的从氮观察了的空位的方 位针对金刚石晶体15的方位具有4种方位，以下，将预先测量该方位的处理称为事先校正 处理。另外，图2的右上方所示的图像传感器16的各像素26中记载了的4种箭头表示是 氮-空位对25中的从氮观察了的空位的4种方位中的某一个。
[0068] 在测量各氮-空位对25中的从氮观察了的空位的方位针对金刚石晶体方位是4 种中的哪一个的事先校正处理中，在通过图1的微波源20施加了外部磁场的状态下，对向 金刚石晶体15照射的微波的频率进行扫描，测量该氮-空位对25发出的红色荧光强度的 微波频率依赖性。
[0069] 然后，通过与仿真值进行对照，判明方位。能够通过例如非专利文献2的Figure S2所示的技术，求出该仿真值。
[0070] 此处，针对金刚石晶体15,首先在1个方向上，针对晶体整体，以均匀的大小，施加 外部磁场。通过例如在金刚石晶体15的周围接近地配置了的线圈中流过直流电流、或者接 近地配置永久磁铁，发生外部磁场。
[0071 ] 能够根据金刚石晶体自身的方位、和磁场的施加方向的相对的关系，对针对上述4 种氮-空位对25的方位的红色荧光强度的微波频率依赖性的"谷"的位置进行仿真。
[0072] 然后，通过与实测值进行对比，能够确定各氮-空位对25是4种中的哪个方位。另 外，氮-空位对25的方位在常温下不变化，所以在图1所示的磁测量装置10的组装之前仅 进行1次上述事先校正处理即可。
[0073] 如上所述，金刚石晶体15是单晶体。在金刚石晶体15是单晶体的情况下，除了后 述图5所示的4种方位以外不会存在，并且4种方位的相对关系确定为从正四面体的中心 观察了各顶点的方向。因此，在实际的各阵点的方位判定中，测量最接近4种中的哪一个方 位即可，而无需测量至精密的角度。由此，能够容易地进行事先校正处理。
[0074] 相对于此，在金刚石晶体并非单晶体，而是由多个晶体区域构成的多晶体的情况 下，在各晶体区域内确定4种方位，但在相互不同的晶体区域相互之间，各个方位处于任意 的关系。因此，事先校正处理变得复杂。
[0075] 在图2的右上方所示的图中，为了说明，示出了金刚石晶体15的表面的某一部分 的区域31中的氮-空位对25的4种方位在图像传感器16的某一部分的区域32的像素26 中分别成像。
[0076] 另外，在图2的例子中，在金刚石晶体15的区域31中，在例如纵10个X横10个 的格子位置形成了氮-空位对25,在图像传感器16的区域32中，对应地存在纵10个X横 10个像素26。另外，还容许在区域31中，存在未形成氮-空位对的格子。
[0077] 在测量图1的试样50中的磁场之前，预先进行上述事先校正处理，从而确定各 氮-空位对25的方位。之后，在测量试样50的磁场时，能够校正氮-空位对25的4种方 位之差。
[0078] 由此，能够在磁场的测量中有效利用各个氮-空位对25具有的所有4种方位，所 以能够提高测定精度。
[0079] 此处，氮-空位对25发出的红色荧光强度的微波频率依赖性与从氮观察了的空位 的方位的标量磁场对应地变化。即，在将横轴设为微波频率、将纵轴设为红色荧光强度的波 形中，在夹着2. 87GHz的频率而对称的位置出现的2个"谷"的频率差与其标量磁场成比例。
[0080] 通过4种方位的氮-空位对25,能够测量4个方向的标量磁场，所以作为结果，能 够测量金刚石晶体表面的矢量磁场。
[0081] 〈像素和氮-空位对的对应关系例〉
[0082] 图3是示出图1的磁测量装置10中的图像传感器16的像素26和金刚石晶体15 的氮-空位对25的1:1的对应关系的一个例子的说明图。
[0083] 在图3的右下方，示出了对金刚石晶体15的表面的某一部分进行了放大的区域 31，在图3的右上方，示出了对与区域31对应的图像传感器16的表面的一部分进行了放大 的区域32。
[0084] 预先在金刚石晶体15的区域31中配置了标记37。通过例如微细加工技术，以能 够在光学上识别的方式，在金刚石晶体15的表面形成该标记37。
[0085] 以下，为了说明，将对金刚石晶体15的表面实施了用于配置氮-空位对25的微细 加工的格子设为X轴、Y轴，将Z轴设为相对表面铅直的方向。
[0086] 因此，在从金刚石晶体15的表面经由透镜13a、分色镜14、以及透镜13b到达图像 传感器16的光学系统中，透镜13a、透镜13b能够在Z轴方向上微调，图像传感器16能够在 X、Y、Z这3轴方向上微调。
[0087] 首先，以使标记37在图像传感器16的1个像素26a上成像的方式进行微调。接 下来，以使与该标记37离开N阵