Medical applications of diamond magnetometry: commercial viability
本文探讨金刚石磁强计在医学磁场传感中的应用，其作为低成本、高灵敏度的固态器件，有望替代昂贵的SQUID磁强计，实现商业可行性。
2017-05-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Miniature cavity-enhanced diamond magnetometer
提出了一种基于金刚石中氮空位（NV）中心的高灵敏度小型化腔增强室温磁场传感器。通过探测1042 nm自旋单态跃迁的吸收来检测磁共振信号。为了提高吸收信号，将金刚石放置在光学谐振器中。该器件的磁场灵敏度为28 pT/ $\sqrt{\rm{Hz}}$，投影光子散粒噪声限制灵敏度为22 pT/ $\sqrt{\rm{Hz}}$，估计量子投影噪声限制灵敏度为0.43 pT/ $\sqrt{\rm{Hz}}$，传感体积为$\sim$ 390 $μ$ m $\times$ 4500 $μ$ m $^{2}$。所提出的小型化装置是用于生物医学应用的内窥镜磁场传感器的基础。
2017-06-07 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
A fiber integrated N-V diamond magnetometer compatible with commercial endoscopic systems
Hanyang University（汉阳大学）；Korea Research Institute of Standards and Science（韩国标准科学研究院）；Ajou University（亚洲大学）
本文设计了一种集成大芯径光纤与N-V金刚石、兼容商用内窥镜的紧凑磁力计，实现约3 nT/Hz^(1/2)灵敏度，并可通过外置磁体提升至0.85 nT/Hz^(1/2)。
2025-09-23 physics.app-ph physics.ins-det
Chemically resolved nuclear magnetic resonance spectroscopy by longitudinal magnetization detection with a diamond magnetometer
本研究提出Ramsey-M_z协议，利用金刚石磁力计检测纵向磁化，在0.32T下实现约350ppb化学位移分辨，验证了其在亚纳升级NMR检测中的高分辨率潜力。
2025-03-04 physics.app-ph physics.chem-ph physics.ins-det
Performance Evaluation of a Diamond Quantum Magnetometer for Biomagnetic Sensing: A Phantom Study
本研究利用干式体模评估了高灵敏度金刚石量子磁强计在生物磁传感中的性能，验证了其空间分辨率及检测浅层皮层脑磁场的可行性。
2024-12-24 physics.app-ph physics.ins-det
Sensitive endoscopic diamond magnetometer for non-contact sensing in confined environments
Institute of Applied Quantum Technologies, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学应用量子技术研究所）
提出一种6 mm直径内窥镜探头金刚石量子磁力计，通过多芯光纤束分离激发与收集实现91 pT/√Hz灵敏度，用于电池电流成像。
2026-06-18 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Nano-Diamond Thin Film Field Emitter Cartridge for Miniature High Gradient Radiofrequency $X$-band Electron Injector
完整的设计，制造和性能评估的一个紧凑的，单细胞，$X$波段（$\sim$ 9 GHz）的电子注入器的基础上的场发射阴极（FEC）。脉冲电子束由来自插入式薄膜氮结合的超纳米晶金刚石（N）UNCD FEC盒的数十千瓦射频（RF）磁控管信号产生。在配备有螺线管、法拉第杯和成像屏的束线中进行具有（N）UNCD FEC的$X$带注入器的测试。结果表明，通常（N）UNCD FEC盒在28 MV/m的表面电场下产生$\gtrsim$ 1 mA/cm $^2$。从4.4 mm直径（N）UNCD盒产生的输出光束的直径可以小到1 mm。就其实际应用而言，所演示的带有（N）UNCD插件FEC的$X$波段电子注入器可以作为X射线产生、材料处理、行波管（包括GHz和THz反向波振荡器），或者可以用于驱动慢波加速结构。结果还表明，这种场发射技术的基础上的平面（N）UNCD薄膜，这是简单地生长在表面上的光学抛光不锈钢，可以使大量的设备配置是有效的，灵活的设计，并可以轻松地封装。
2017-10-05 physics.acc-ph physics.app-ph physics.ins-det
High dynamic range open-loop current measurement based on diamond quantum magnetometer achieving ppm scale precision
本文提出一种集成环形磁轭的金刚石 NV 量子电流传感器，在开环配置下实现 0~1000 A 宽量程、46 ppm 精度，并将温度漂移抑制至 10 ppm/K，为可扩展的电流量子传感提供了新平台。
2023-04-17 physics.ins-det
Microscale Fiber-Integrated Vector Magnetometer with On-Tip Field Biasing using NV Ensembles in Diamond Microcystals
针对现有矢量磁力仪依赖外部偏置装置难以小型化的问题，提出一种光纤尖端集成微型线圈的金刚石NV系综矢量磁力仪，实现了小体积下全立体角矢量磁场高灵敏测量。
2024-08-16 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Earth's field diamond vector magnetometry with isotropic magnetic flux concentrators
本研究提出使用各向同性三维磁通聚束器解决地磁场下金刚石NV中心ODMR光谱拥挤问题，实验证明其能实现近各向同性的磁场放大，有效缓解光谱拥挤，为地磁测量与导航提供新途径。
2025-06-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
High Field Diamond Magnetometry Towards Tokamak Diagnostics
University of Warwick（华威大学）；Element Six Innovation（元素六创新公司）
本研究展示了一种在高磁场下工作的钻石NVC磁度计，用于托卡马克诊断，实现了高灵敏度的磁共振测量。
2026-01-19 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Millimeter-scale rigid diamond probe for high sensitivity endoscopic-magnetometry applications
School of Instrumentation and Optoelectronic Engineering, Beihang University（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院）；Beijing Quantum Technology Research and Development Center（北京量子技术研发中心）
本研究提出一种毫米级刚性钻石磁力计探针，通过优化光学设计提高灵敏度，实现200 pT/Hz1/2的灵敏度，适用于高灵敏度内窥镜磁力计应用。
2026-02-04 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Simultaneous Broadband Vector Magnetometry Using Solid-State Spins
我们展示了一个矢量磁强计，同时测量所有的动态磁场的笛卡尔分量使用的氮空位（NV）中心在单晶金刚石的合奏。光学NV-diamond测量在环境或极端物理条件下提供高灵敏度、宽带的磁力测量;这种固态系统固有的固定晶轴使矢量传感免于航向误差。在本装置中，多通道锁定检测从在单个检测器上测量的光信号中提取沿着所有四个四面体金刚石轴取向的NV的磁场依赖性自旋共振位移。该传感器从近直流工作到$12.5$ kHz测量带宽，同时实现$\sim\!50$ pT/ $\sqrt{\text{Hz}}$磁场灵敏度为每个笛卡尔分量，这是迄今为止采用固态自旋的全矢量磁力计的最高灵敏度。与顺序询问四个NV方向的优化设备相比，同步矢量磁力计实现了$4\times$测量加速。这种技术可以扩展到脉冲型传感协议和并行宽场磁成像。
2018-03-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Fiber-coupled Diamond Magnetometry with an Unshielded 30 pT/$\sqrt{\textrm{Hz}}$ Sensitivity
本文提出一种光纤耦合氮空位中心金刚石磁强计，通过优化光子转换效率、偏置场取向、微波与锁相参数及平衡超精细激发，结合SiC散热和共模噪声消除，在无屏蔽条件下实现30 pT/√Hz灵敏度，可用于远程磁信号探测。
2023-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Highly Sensitive On-Chip Magnetometer with Saturable Absorbers in Two-Color Microcavities
相互作用的谐振器可以导致强非线性，但细节可能很难预测。在这项工作中，我们研究了两个嵌套的微腔，与氮空位中心在金刚石波导中的相互作用所引入的非线性。每个腔都有不同设计的共振;一个在绿色，一个在红外线。氮空位中心吸收率对绿色和最近观察到的红外跃迁的磁场依赖性使我们能够提出一种可扩展的片上磁强计，它结合了高磁场灵敏度和微米空间分辨率。通过研究系统的行为在几个内部和外部参数，我们解释了主要的非线性引起的NV中心和增强的腔。我们最后表明，腔可以提高磁场灵敏度高达两个数量级。
2016-03-15 physics.ins-det physics.optics
Robust High-Dynamic-Range Vector Magnetometry via Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
我们展示了一个强大的，无标度因子的矢量磁力计，它使用一个闭环频率锁定计划，同时跟踪塞曼分裂共振对的氮空位（NV）中心在金刚石。与开环方法相比，该技术对温度，谐振线宽和对比度的波动具有鲁棒性;提供了三个数量级的动态范围增加;并允许同时询问多个过渡频率。通过直接检测沿金刚石的四个四面体晶轴中的每一个对齐的NV中心的共振频率，我们执行所施加的磁场的全矢量重建。
2018-02-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Sensitivity Optimization for NV-Diamond Magnetometry
金刚石中含有氮空位（NV）中心的固态自旋系统构成了越来越受青睐的量子传感平台。然而，目前的NV系综装置表现出远离理论极限的数量级的灵敏度。灵敏度不足既妨碍了现有的实现，也限制了设想的应用空间。本文分析了现有的和建议的方法，以提高宽带集成NV-金刚石磁强计的灵敏度。自旋退相时间，读出保真度，和主机金刚石材料的性能的改进被确定为最有前途的途径，并进行了广泛的研究。我们的分析灵敏度优化建立了一个基础，以刺激发展的新技术，提高固态传感器的性能。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Commercial scanning nitrogen vacancy magnetometer in a closed-cycle cryostat
本研究研发了一款商用闭循环低温恒温器扫描NV磁力仪，可在2-300K下实现纳米级磁场测量，无需样品特殊制备，已实现商用并验证了其灵敏度与操控性能。
2025-02-23 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det quant-ph
Microwave-free magnetometry with nitrogen-vacancy centers in diamond
我们利用带负电荷的氮空位中心的光致发光中的磁场依赖性特征来测量磁场，而不使用微波。特别是，我们提出了一个磁力计的基础上的水平反交叉在三重基态在102.4 mT的6 nT/ $\sqrt{\text{Hz}}$，由激光的强度噪声和背景场电源的性能的限制，证明了本底噪声。这里提出的技术可用于传感器靠近导电材料放置的应用，例如磁感应断层扫描或磁场测绘，以及遥感应用，因为原则上不需要电接入。
2016-06-09 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Dispersive readout with two orthogonal modes of a dielectric cavity
Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；P.N. Lebedev Institute RAS（列别捷夫物理研究所）；LLC Sensor Spin Technologies（传感器自旋技术有限公司）；National Research Nuclear University “MEPhI”（国立研究核子大学“莫斯科工程物理学院”）；LLC Velman（韦尔曼有限公司）；B.I. Stepanov Institute of Physics NASB（白俄罗斯国家科学院B.I.斯特潘诺夫物理研究所）
本文提出利用介电谐振腔的两种正交模式提升磁强计灵敏度，通过色散读出方法改进磁强计性能。
2025-12-08 physics.ins-det quant-ph
High nitrogen-vacancy density diamonds for magnetometry applications
通过辐照和不同条件下的退火，在毫米级金刚石样品中产生了氮空位（NV）中心。这些样品的光学和自旋弛豫特性，其特征在于使用共聚焦显微镜，可见光和红外吸收，和光学检测磁共振。NV-浓度最高的样品约为16 ppm = 2.8 x 10^{18} cm^{-3}，制备时没有可观察到的中性电荷空位缺陷痕迹。该样品的有效横向自旋弛豫时间为T2* = 118（48）ns，主要受测定浓度为52（7）ppm的残留顺磁性氮的限制。在理想条件下，对于基于该样品的100微米尺度磁力计，散粒噪声限制灵敏度预计为~150 fT/ \sqrt{Hz}。制备并表征了NV-浓度为0.007至12 ppm且有效弛豫时间为27至291 ns的其他样品。
2009-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
