Diamond-based optical vector magnetometer
在这里，我们描述了一个高分辨率的光学磁强计的建设和表征，以测量设备的表面附近的磁层上的全矢量磁场。这种固态器件基于量子传感器，该传感器由超纯金刚石表面下方小于20 nm的氮空位（NV）中心层创建。这种纳米传感器的集合提供了能够以亚微米分辨率和高灵敏度映射磁场和表面电流密度的多功能装置，使其适合于许多应用。在这里，我们展示了一个定制的原型来演示操作概念验证设备。
2022-09-12 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Using NV centers in diamond to detect DC to very-low frequency magnetic fields
University of Latvia（拉脱维亚大学）
利用钻石NV中心开发出高灵敏度磁强计，可实现精确单轴磁场测量，适用于电流稳定和磁通信
2025-12-30 physics.app-ph quant-ph
High-Scalability CMOS Quantum Magnetometer with Spin-State Excitation and Detection of Diamond Color Centers
基于量子力学过程的磁力计具有高灵敏度和长期稳定性，无需重新校准，但将其集成到可现场使用的设备中仍然具有挑战性。本文提出了一种CMOS量子矢量场磁强计，它取代了传统的量子传感平台，利用金刚石中的氮空位（NV）中心。通过集成用于自旋控制和读出的关键组件，该芯片通过连接到定制CMOS芯片的金刚石板通过光学检测磁共振（ODMR）执行磁力测量。ODMR控制在金刚石中的NV中心上是高度均匀的，这是通过CMOS产生的$\sim$ 2.87 GHz磁场实现的，在大面积电流驱动的线阵列上具有<5%的不均匀性。磁力计芯片的尺寸为1.5 mm $^2$，采用65 nm体CMOS技术制作原型，并连接到300 $\times$ 80 $μ$ m2金刚石板上。NV荧光通过CMOS集成光电探测器测量。这种片上测量通过CMOS集成光谱滤波器有效抑制红色荧光中的绿色泵浦光来实现，该滤波器基于CMOS后端（BEOL）中光谱相关等离子体损耗和衍射滤波的组合。该滤波器实现了$\sim$ 25 dB的绿光抑制。我们测量的灵敏度为245 nT/Hz $^{1/2}$，比以前的CMOS-NV传感器原型提高了130 $\times$，这主要归功于更好的光谱过滤和更大面积上的均匀微波产生。
2020-07-22 physics.app-ph
Burst Eddy Current Testing with a Diamond Magnetometry
在这项工作中，一个突发涡流检测技术的基础上就业的金刚石氮空位（NV）中心磁强计与哈恩回波（HE）序列的证明。在共焦实验装置上，基于HE的NV磁力仪获得了$4.3 ~ \mathrm{nT} / \sqrt{\mathrm{Hz}}$的磁灵敏度和$3.6 ~ \mathrm{pT} / \sqrt{\mathrm{Hz} \cdot \mathrm{mm}^{-3}}$的体积归一化灵敏度，比相同条件下已有的方法提高了5倍。基于所提出的磁强计配置，突发涡流（BEC）检测原型实现了小于${300~μ \mathrm{m}}$的最小可检测样本和$9.85~\mathrmμ \mathrm{m}$的测量精度。其用于对不同的金属样品成像并检测分层的内部结构。由于我们的原型具有极高的灵敏度，它在变形监测，安全筛选和质量控制领域具有各种潜在的应用。此外，其生物相容性和有前途的纳米分辨率为生物材料领域的电磁测试铺平了道路。
2021-10-26 physics.app-ph quant-ph
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
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
Diamond magnetometer enhanced by ferrite flux concentrators
基于金刚石中氮空位（NV）中心的磁强计是一种很有前途的室温固态传感器。然而，它们对低频（<1 kHz）磁场的灵敏度目前已报道为>10 pT s^{1/2}，排除了在医学成像、地球科学和导航中的潜在应用。在这里，我们表明，高磁导率的磁通量集中器，收集磁通量从一个更大的区域，并集中到金刚石传感器，可以用来提高灵敏度的金刚石磁力计。通过将NV掺杂的金刚石膜以蝴蝶结配置插入两个铁氧体锥体之间，我们实现了金刚石内的磁场振幅的~250倍增加。我们证明了~0.9 pT s^{1/2}的灵敏度磁场在10和1000 Hz之间的频率范围内，使用双共振调制技术来抑制NV自旋能级的热位移的影响。这是使用200 mW的激光功率和20 mW的微波功率来实现的。本工作通过使用微结构磁性材料来操纵磁场，为金刚石量子传感器引入了一个新的维度。
2019-11-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
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
A fiber integrated N-V diamond magnetometer compatible with commercial endoscopic systems
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
Physics-guided machine learning for sim-to-real calibration of NV diamond magnetometers
California State University, San Bernardino（加州州立大学圣伯纳迪诺分校）；Ulsan National Institute for Science and Technology（蔚山科学技术院）
本研究提出嵌入塞曼分裂的物理引导混合机器学习框架，解决NV金刚石磁强计仿真到现实匹配偏差问题，实现372倍精度提升，为自校准传感器及数据稀缺物理系统的ML训练提供方法。
2026-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Imaging damage in steel using a diamond magnetometer
我们展示了一种简单，稳健和非接触的方法，用于磁性材料（如钢）的无损检测。这使用了基于金刚石中的氮空位中心（NVC）的光纤耦合磁传感器，而没有磁屏蔽。先前的NVC磁力测量法寻求均匀的偏置磁场，但在我们的设计中，我们故意施加不均匀的磁场。由于我们的实验装置，我们实现了高的空间分辨率：1毫米的平面平行和0.1毫米的平面垂直于钢的表面。在钢结构损伤扭曲这种不均匀的磁场，并通过检测这种扭曲，我们重建的损伤轮廓，通过量化的变化，在NVC塞曼分裂。即使钢被非磁性材料覆盖，这也有效。我们的传感头离316不锈钢表面的提离距离可达3~ mm。
2020-11-04 physics.app-ph
Zero- to low-field J-spectroscopy with a diamond magnetometer
Helmholtz-Institut Mainz（美因茨亥姆霍兹研究所）；Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）
利用钻石磁力计实现零至低场J谱学，通过SABRE技术超极化产生乙腈异核J耦合信号，为生物医学和工业传感提供无磁检测平台。
2026-01-26 physics.app-ph
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
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
Diamond-Like Carbon Coatings on Plasma Nitrided M2 Steel: effect of deposition parameters on adhesion properties
类金刚石（DLC）涂层具有优异的机械和摩擦学性能，以及良好的耐磨性和耐腐蚀性。它们在医疗、金属加工和汽车应用中得到了广泛的应用。然而，还需要进一步的改进，基底预处理在支持和加强DLC涂层的附着力和服务性能方面起着重要作用。研究了低压电弧等离子体辅助氮化（PAN）处理M2钢和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）对DLC涂层结合力的协同作用。将双层DLC +氮化涂层系统的粘附强度与施加在非氮化M2钢基材上的DLC涂层的性能进行比较。采用光学显微镜、X射线衍射仪、维氏显微硬度计和原子力显微镜对渗层进行了分析。利用拉曼光谱分析了DLC涂层，显示获得了DLC a-C：H型。通过光学显微镜和扫描电子显微镜支持的划痕测试来分析粘合性能。结果表明，等离子渗氮表面上的DLC附着力的改善。
2018-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Diamond magnetometry and gradiometry towards subpicotesla DC field measurement
金刚石中的氮空位（NV）中心已经发展成为紧凑型量子传感器的强大固态平台。然而，高灵敏度测量通常伴随着对激光器的泵浦强度和所应用的脉冲控制的附加约束。在这里，我们展示了高灵敏度的NV合奏为基础的磁场测量与低强度的光激发。DC磁力测量方法，例如，连续波光学检测的磁共振和连续激发的拉姆齐测量结合锁定检测，进行了比较，以得到一个优化。还研究了非屏蔽测量未知梯度的一个步骤。通过进一步应用传感尺寸为2 mm的磁通导向器，磁力计在73 s的测量中显示出0.3-0.7 pT的最小可检测磁场，对应于2.6-6 pT/Hz ^[0.5]的磁场灵敏度。结合我们以前在金刚石交流磁力仪上的努力，金刚石磁力仪有希望在环境条件下执行具有皮特斯拉灵敏度和1/4毫米感测体积的宽带宽磁力仪。
2021-06-21 physics.app-ph quant-ph
Optical and Electrical Properties of Diamond-like-Carbon Coatings Prepared by Electron Cyclotron Resonance Ion Beam Deposition Process
本文提出电子回旋共振离子束溅射沉积技术在室温下制备类金刚石碳涂层，通过控制离子能量实现sp3含量、折射率、带隙和Urbach能量的可调，为光学涂层性能调控提供了灵活方法。
2024-06-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optimisation of a diamond nitrogen vacancy centre magnetometer for sensing of biological signals
从生物过程中感知信号，如神经中的动作电位传播，对于临床诊断和生理学的基本理解是必不可少的。可以通过使用完善的电生理学技术将传感器探针放置在活体样本或解剖组织附近或内部来电执行感测。然而，这些电探针技术具有差的空间分辨率，并且不能容易地进入活体内的深处组织，特别是大脑内的组织。另一种方法是检测由电信号通过引起的磁场，在没有直接电接触的情况下给出等效读数。如今，这种测量是使用体积庞大且昂贵的超导传感器进行的，空间分辨率很差。另一种方法是在金刚石中使用氮空位（NV）中心，这保证了生物相容性和高灵敏度，而无需低温冷却。在这项工作中，我们提出了使用NV中心的生物磁测量的进展，证明了在DC/低频范围内使用设计用于生物测量的设置的磁场灵敏度约为100 pT/ $\sqrt{Hz}$。生物相容性的设置与活体样本（小鼠脑切片）进行了研究和优化，我们显示工作的灵敏度提高使用脉冲磁力计方案。除了体磁研究，NV系综宽场荧光成像系统的文物进行了调查。
2020-08-24 physics.app-ph physics.bio-ph physics.optics
A Solid-State Microwave Magnetometer with Picotesla-Level Sensitivity
使用氮空位（NV）中心系综的低频磁场的量子传感已经在多个实验中被证明，灵敏度低至$\sim$ 1 pT/ $\sqrt{\text{Hz}}$。然而，到目前为止，在GHz政权与NV金刚石的高频磁力示范是数量级的灵敏度较低，以上的nT/ $\sqrt{\text{Hz}}$水平。在这里，我们适应微波频率技术，使高性能，低频量子传感器。使用定制生长的NV富集金刚石结合设计用于高频传感的噪声消除方案，我们展示了一种基于Rabi序列的磁力计，能够检测2.87 GHz附近的微波场，记录灵敏度为3.4 pT/ $\sqrt{\textrm{Hz}}$。我们演示了幅度和相位检测和项目的可调谐性超过300 MHz的频率范围。这一结果增加了NV集成作为微波电路成像器和天线的近场探头的可行性。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph 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
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
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
3D Uniform Manipulation of NV Centers in Diamond Using a Dielectric Resonator Antenna
金刚石中氮空位（NV）色心的集合体有望成为与SQUID探测器竞争的超精密磁强计。通过利用介电材料的优点，例如非常低的电磁场损耗，因此可以创建具有强集中场的高品质因数谐振器，我们实现了一种介电谐振器天线，用于金刚石中NV中心的大集合的相干操纵。在中等泵浦功率下，在7立方毫米的体积内，平均拉比频率达到10 MHz，标准偏差小于1%。这一结果为提高切削刃NV基磁强计的灵敏度提供了途径，使之提高了两个数量级，实际上达到了SQUID的灵敏度水平。
2019-07-25 physics.app-ph physics.optics
Sensitive AC and DC Magnetometry with Nitrogen-Vacancy Center Ensembles in Diamond
通过定制金刚石生长、双量子序列和P1驱动，实现了迄今最灵敏的氮-空位块体磁强计，宽带直流灵敏度约460 fT·s^1/2，窄带交流灵敏度约210 fT·s^1/2。
2023-05-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.atom-ph
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
Zero-field magnetometry based on nitrogen-vacancy ensembles in diamond
金刚石中的氮空位（NV）中心的集合体被广泛用于磁力测量、磁场成像和磁共振检测。它们还没有被用于在零环境场下的磁力测定，因为塞曼子能级失去了对磁场的一阶灵敏度，因为它们由于晶体应变或电场而混合。在这项工作中，我们实现了零场（ZF）磁强计使用极化选择微波激发在12 C富集HPHT晶体样品。我们采用圆偏振微波来处理光学检测磁共振中的特定跃迁，并以250 pT/Hz^（1/2）的噪声基底进行磁力测定。该技术打开了用于ZF磁传感的NV传感器的实际应用的大门，例如ZF核磁共振，以及生物系统中磁场的研究。
2019-07-03 physics.app-ph quant-ph
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
Sub-nanotesla magnetometry with a fibre-coupled diamond sensor
感测小磁场与从地质学到医疗诊断的许多应用相关。我们提出了一种光纤耦合金刚石磁力仪，在10-150 Hz的频率范围内，灵敏度为（310 $\pm$ 20）pT $/\sqrt{\text{Hz}}$。这是基于在室温下金刚石中氮空位中心的集合的光学检测的磁共振。光纤耦合意味着传感器可以方便地放置在研究对象的2 mm范围内。
2020-02-19 physics.app-ph
Towards high-sensitivity magnetometry with nitrogen vacancy centers in diamond using the singlet infrared absorption
本文在室温、无腔条件下优化基于NV⁻中心1042 nm单重态红外吸收的磁力测量，实现18 pT/√Hz灵敏度，并发现CVD金刚石特有缺陷会影响吸收信号。
2024-10-28 physics.app-ph quant-ph
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
Microwave-free vector magnetometry with nitrogen-vacancy centers along a single axis in diamond
矢量磁场的检测在基础物理、生物成像和材料科学中有着重要的应用。利用氮空位（NV）中心的磁场传感器特别引人注目，因为它们即使在纳米级也能提供高灵敏度和空间分辨率。然而，实现矢量磁力测量通常需要顺序或同时施加微波，这限制了传感器在低温下的应用。在这里，我们提出并证明了微波免费矢量磁强计，同时测量所有的笛卡尔分量的磁场使用NV合奏钻石。特别地，本磁力计利用在102.4 mT的三重态基态中的水平反交叉，允许测量具有从零到兆赫范围的宽带宽的纵向场和横向场。通过沿优先NV轴和在横向平面中调制场以及随后的信号解调来提供全矢量感测能力。该传感器在所有方向上的均方根本底噪声约为300 pT/Hz^（1/2）。本技术广泛适用于整体传感器和潜在的单NV传感器，将矢量能力扩展到环境温度下的纳米级测量。
2020-04-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Efficient nitrogen-vacancy centers' fluorescence excitation and collection from micrometer-sized diamond by a tapered optical fiber
有效地激发金刚石中的氮空位（NV）中心并收集它们的荧光显着有利于基于光纤的NV传感器。在这里，使用锥形光纤（TOF）尖端，我们显着提高了激光激发和荧光收集的NV的效率，从而提高了基于光纤的微米级金刚石磁传感器的灵敏度。数值计算表明，该TOF针尖具有较高的数值孔径（NA），并具有较高的荧光激发和收集效率。实验证明，使用这种TOF尖端可以获得高达平端（非TOF）光纤的超过7倍的荧光激发效率和超过15倍的荧光收集效率。这种荧光采集方式提高了光纤金刚石NV磁强计的灵敏度，从而扩大了其潜在的应用领域。
2018-10-09 physics.app-ph
Quantum Magnetometers for Infrastructure Inspection and Monitoring
Florida International University（佛罗里达国际大学）
本文综述了室温量子接收器平台，探讨了光泵原子磁强计和氮空位钻石磁强计在基础设施检测中的应用，强调了其在低频感应测量和近表面磁场映射中的优势。
2026-03-25 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Diamond Mirrors for High-Power Lasers
高功率激光器具有许多科学和工业应用。一些关键领域包括制造业中的激光切割和焊接、聚变反应堆或国防应用中的定向能、医学中的激光手术以及半导体行业中的先进光刻技术。这些应用需要光学部件，特别是反射镜，其承受高的光功率以将光从激光器引导到目标。通常，反射镜由不同折射率和厚度的多层涂层组成。在高功率下，这些层中的缺陷导致光的吸收，从而导致热应力和对反射镜的永久损坏。在这里，我们设计，模拟，制造和演示单片和高反射介质镜，在高激光功率下工作而不损坏。这些镜子是通过在单晶金刚石表面蚀刻纳米结构来实现的，单晶金刚石是一种具有特殊光学和热性能的材料。我们测量的反射率大于98%，并证明使用10千瓦的连续波激光在1070 nm，强度高达4.6 MW/cm 2的无损伤操作。相比之下，在这些激光功率，我们观察到损坏的光学涂层的基础上的标准介质镜。我们的研究结果开创了一种新的宽带光学类别，可在极端条件下工作。
2021-03-03 physics.app-ph physics.optics
Multi-Angle Reconstruction of Domain Morphology with All-Optical Diamond Magnetometry
基于氮空位中心的光学检测磁共振的扫描金刚石磁力计在磁性材料产生的杂散场足够低（< 10 mT）时提供非常高的灵敏度和非侵入性成像能力。在这种低场状态之外，光信号猝灭并且定量测量是具有挑战性的。虽然场依赖性NV光致发光仍然可以提供关于磁性形态的定性信息，但是这种操作制度仍然未被探索，特别是对于大于$\sim$ 3 mA的表面磁化。在这里，我们介绍了一个多角度的重建技术（MARe），捕捉在所有的磁场制度导致NV光致发光淬灭的完整的纳米级域形态。为了证明这一点，我们使用[Ir/Co/Pt] $_{14}$多层膜的表面磁化强度比以前的报告大一个数量级。我们的方法带来了非侵入性的纳米级磁场成像能力的研究更广泛的磁性材料和现象。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Creation of NV centers in diamond under 155 MeV electron irradiation
本文研究155 MeV极高能电子辐照金刚石产生NV色心，结合仿真与实验证明其可在大体积内将NV−浓度提升逾三个数量级，且单电子空位产额为200 keV辐照的60倍。
2023-05-24 physics.app-ph quant-ph
Diamond-based sensing of stray fields from the bulk of thin-film magnets via nano-indentation
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Peking University（北京大学）；Shenzhen Campus of Sun Yat-Sen University（中山大学深圳校区）；Macau University of Science and Technology（澳门科技大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））
针对薄膜磁体体部杂散场弱或消失导致直接测量困难的问题，本文提出一种结合纳米压痕和纳米金刚石磁强计的非破坏性方法，实现对薄膜体部任意指定位置杂散场的纳米级分辨率测量，为获取本征磁化特性及研究力学效应提供新途径。
2025-11-13 physics.app-ph
Vector magnetometry using cavity-enhanced microwave readout in nitrogen-vacancy diamond
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）
本研究提出耦合微波腔的金刚石NV中心矢量磁测量方案，通过腔增强微波读出实现高对比度自旋检测，获得了高灵敏度、宽响应带宽的4π球面度矢量磁场传感性能。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.atom-ph
Voltage driven, local, and efficient excitation of nitrogen-vacancy centers in diamond
磁传感技术在交通运输、医药、资源勘探等行业得到了广泛的应用。此类用例通常需要高灵敏度仪器来测量所涉及的极小磁场，这依赖于难以集成的超导量子干涉器件（SQUID）和自旋交换弛豫自由（SERF）磁力计。一个潜在的替代品，金刚石中的氮空位（NV）中心，已显示出巨大的潜力，作为一个高灵敏度和高分辨率的磁传感器，能够在无屏蔽，室温环境中工作。然而，将基于NV中心的传感器转变为实际设备受到需要高功率RF激励来操纵它们的阻碍。在这里，我们报告了一个进步，结合两种不同的物理现象，使一个高效的激励的NV中心：磁弹性驱动的铁磁共振（FMR）和NV磁振子耦合。我们的工作展示了一种结合声学和磁振子的新途径，该途径能够在不需要任何外部RF激发的情况下实现NV中心的高能效和局部激发，从而可以实现完全集成的片上原子传感器。
2018-03-09 physics.app-ph
Robust and accurate electric field sensing with solid state spin ensembles
固体中的电子自旋构成了非凡的量子传感器。金刚石中的单个缺陷中心被用来检测具有纳米级分辨率的单个核自旋，并且当考虑到室温操作和尺寸时，系综磁强计与SQUID和蒸气室磁强计竞争。NV中心自旋也可以检测电场矢量，尽管它们与电场的耦合较弱。%，甚至是孤立的基本电荷，尽管它们与电场的耦合很弱。在这里，我们采用NV中心自旋的合奏，以高精度测量宏观交流电矢量场。我们利用低应变、富含$^{12}$ C的金刚石来实现最大灵敏度，并通过适当的磁场调整来定制自旋哈密顿量，以绘制出AC电场强度和极化，并获得精细的电场耦合常数。对于高精度的测量，我们结合了经典的锁定检测与量子相位估计方面的技术噪声的有效抑制。最终，这使得在延长的平均周期内电场强度的$t^{-1/2}$不确定性缩放成为可能，使我们能够达到低至$10^{-7}$ V/ $μ$ m的灵敏度。
2019-01-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Two-media laser threshold magnetometry: A magnetic-field-dependent laser threshold
本研究提出双介质激光阈值磁力测量，利用NV金刚石和VCSEL补偿损耗，实现磁场相关激光阈值，灵敏度达49.07 pT/√Hz，优化后可达4.9 fT/√Hz。
2025-09-08 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Handheld device for non-contact thermometry via optically detected magnetic resonance of proximate diamond sensors
本文提出一种基于ODMR的紧凑型手持非接触读出装置，可监测邻近NV金刚石传感器并实现10 mK/√Hz测温灵敏度，验证了手持操作可行性。
2023-04-26 physics.app-ph
Probing topological spin structures using light-polarization and magnetic microscopy
我们提出了一种成像模式，使磁矩和它们产生的杂散磁场的检测。我们使用宽场磁成像，该成像采用基于金刚石的磁力计并具有组合磁光检测（例如磁光克尔效应）能力。我们采用这样的仪器成像磁（条）域在多层铁磁结构。
2020-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
