固态自旋量子探头及量子漏磁检测器的制作方法

本发明涉及量子无损传感，具体涉及到一种固态自旋量子探头及量子漏磁检测器。

背景技术：

1、基于固态自旋体系的量子传感在材料科学、生物医学、基础物理学等多个领域都有广泛的应用，固态自旋体系由于其能够工作于室温大气环境和高灵敏度等优点，已经成为越来越受欢迎的研究方向。

2、漏磁检测是无损检测领域非常重要的一个分支，近些年部分研究已经开始利用固态自旋体系的量子点进行相关研究，如公开号为cn114994006a的中国发明专利公开了一种基于nv色心传感技术的裂纹正交检测系统，该发明专利将金刚石nv色心精密测量技术与无损探伤技术结合，相比于传统技术，金刚石nv色心的显著性能能够提高无损探伤的精度，实现对裂纹缺陷的准确检测。但是该系统也需要金刚石nv色心与裂纹或缺陷的距离足够近才能感知漏磁场，该距离即提离距离。关于提离距离，已知的是，当低提离时，探头对提离值的变化更加敏感，更加不稳定；而高提离时，探头对提离值的变动更不敏感，信号更加稳定，但是高提离会导致探头处的漏磁场削弱，进而无法进行准确测量，如何解决此种问题也是当前量子无损传感研究过程中亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提出了一种固态自旋量子探头及量子漏磁检测器，来解决现有技术中存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种固态自旋量子探头，包含：

4、磁化器，用于产生激励磁场，所述激励磁场被配置为磁化待测物的探测面以使其缺陷处产生漏磁场；

5、聚磁器，其包含聚磁气隙，所述聚磁器被配置为可汇聚缺陷处产生的漏磁场并在聚磁气隙内形成方向确定的放大磁场；

6、电子自旋缺陷体，其包含若干晶格点缺陷，且所述电子自旋缺陷体安装于所述聚磁气隙内，所述电子自旋缺陷体被配置为可感知待测物的探测面磁场并基于激光信号的照射产生荧光信号。

7、优选的，还包含微波辐射器，其用于接收微波信号并辐射微波场至所述电子自旋缺陷体。

8、进一步的，所述电子自旋缺陷体具备四个色心轴向，所述聚磁器被配置为经其产生的放大磁场在所述电子自旋缺陷体的四个色心轴向上的磁场分量相等。

9、优选的，所述晶格点缺陷为金刚石氮空位色心或金刚石锗空位色心或金刚石硅空位色心。

10、优选的，还包含光电探测器，用于采集所述电子自旋缺陷体产生的荧光信号，并将其转为电信号输出。

11、进一步的，还包含滤波器，所述滤波器被配置为过滤掉同光致荧光一同传输回光电探测器的杂散光。

12、优选的，还包含光源，所述光源用于产生促使所述电子自旋缺陷体产生荧光信号的激光信号。

13、进一步的，还包含光电探测器，用于采集所述电子自旋缺陷体产生的荧光信号，并将其转为电信号输出。

14、更进一步的，还包含滤波器，所述滤波器被配置为过滤掉同荧光信号一同传输回光电探测器的杂散光。

15、优选的，还包含一电磁屏蔽罩，所述固态自旋量子探头位于所述电磁屏蔽罩内侧，所述电磁屏蔽罩朝向待测物的探测面的一侧为开口。

16、一种量子漏磁检测器，应用了一个或多个如前所述的固态自旋量子探头，还包含后端组件和传输线路，所述固态自旋量子探头与所述后端组件之间通过传输线路连接，所述后端组件包含用于数据处理及分析的处理器。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在漏磁场上方设置聚磁器，能够将漏磁场采集后在高处进行放大，此种设计使得金刚石nv色心的安装位置得以升高，即实现了大提离的测量。

技术特征：

1.一种固态自旋量子探头，其特征在于，包含：

2.根据权利要求1所述的固态自旋量子探头，其特征在于，还包含微波辐射器，其用于接收微波信号并辐射微波场至所述电子自旋缺陷体。

3.根据权利要求2所述的固态自旋量子探头，其特征在于，所述电子自旋缺陷体具备四个色心轴向，所述聚磁器被配置为经其产生的放大磁场在所述电子自旋缺陷体的四个色心轴向上的磁场分量相等。

4.根据权利要求1所述的固态自旋量子探头，其特征在于，所述晶格点缺陷为金刚石氮空位色心或金刚石锗空位色心或金刚石硅空位色心。

5.根据权利要求1-4任一项所述的固态自旋量子探头，其特征在于，还包含光电探测器，用于采集所述电子自旋缺陷体产生的荧光信号，并将其转为电信号输出。

6.根据权利要求5所述的固态自旋量子探头，其特征在于，还包含滤波器，所述滤波器被配置为过滤掉同光致荧光一同传输回光电探测器的杂散光。

7.根据权利要求1-4任一项所述的固态自旋量子探头，其特征在于，还包含光源，所述光源用于产生促使所述电子自旋缺陷体产生荧光信号的激光信号。

8.根据权利要求7所述的固态自旋量子探头，其特征在于，还包含光电探测器，用于采集所述电子自旋缺陷体产生的荧光信号，并将其转为电信号输出。

9.根据权利要求8所述的固态自旋量子探头，其特征在于，还包含滤波器，所述滤波器被配置为过滤掉同荧光信号一同传输回光电探测器的杂散光。

10.一种量子漏磁检测器，其特征在于，应用了一个或多个如权利要求1-9任一项所述的固态自旋量子探头，还包含后端组件和传输线路，所述固态自旋量子探头与所述后端组件之间通过传输线路连接，所述后端组件包含用于数据处理及分析的处理器。

技术总结
本发明涉及量子无损传感技术领域，方案为一种固态自旋量子探头及量子漏磁检测器，其中，所述固态自旋量子探头至少包含磁化器、聚磁器以及电子自旋缺陷体；本发明通过在漏磁场上方设置聚磁器，能够将漏磁场采集后在高处进行放大，此种设计使得金刚石NV色心的安装位置得以升高，即实现了大提离的测量。

技术研发人员：张少春,赵博文,汪鹏
受保护的技术使用者：安徽省国盛量子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17