In der Studie der Physiker geht es um Farbzentren in Diamanten – Punktdefekte in transparenten Dielektrika
Stickstoff-Leerstellen-Farbzentren werden gebildetVerunreinigungen von Stickstoff, die neben dem fehlenden Kohlenstoff im Diamanten sind. Der Sensor verwendet optische Polarisation und Kernauslesung sowie ein Zwei-Quanten-Hochfrequenzpulsprotokoll, um die Kernspinpräzession von Stickstoff-14 zu verfolgen.
Denken Sie daran, dass Rotationssensoren oder GyroskopeWird häufig für die Navigation verwendet, auch in Autos. Kommerziell werden heute mechanische Kreisel und mikroelektromechanische Systeme aktiv eingesetzt, neue Verfahren umfassen auch Kernspinresonanz(NMR)-Gyroskope. Diese Sensoren haben aufgrund ihrer Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Miniaturisierung das Potenzial, in den nächsten zehn Jahren kommerzielle Geräte zu übertreffen.
Kernspingyroskope basieren auf ZentrenFarben der Stickstoffleerstelle (NV) in Diamant und sind analog zu dampfbasierten NMR-Geräten, die in einem breiteren Bereich von Umgebungsbedingungen betrieben werden können. Der Diamantsensor kann als Multisensor fungieren, der Magnetfeld, Temperatur und Dehnung meldet und gleichzeitig als Frequenzreferenz dient. Yarmola und Kollegen zeigten, wie ein Diamant-NMR-Gyroskop direkt Informationen über Kernspinzustände liefert, ohne genaue Kenntnis der Frequenzen von Spinübergängen, die von der Umgebung beeinflusst werden. In Zukunft will das Wissenschaftlerteam dank Verbesserungen ein solches Gerät schaffen, das praktisch für die Navigation verwendet werden kann.
Im Versuchsaufbau installierte das TeamDiamantsensor, grüner Diodenlaser, Fotodetektor sowie alle optischen Komponenten auf einer rotierenden Plattform, einstellbar über ein spezielles System. Der Diamant trug einen 400 µm dicken Einkristallwafer mit einer Stickstoff-Leerstellenkonzentration von 4 ppm.
Wissenschaftler haben ein verschobenes Magnetfeld mitunter Verwendung von zwei temperaturkompensierten Samarium-Kobalt-Ringmagneten und einer asphärischen Kondensorlinse wurde ein 50 μm Diamant mit 80 mW grünem Laserlicht beleuchtet, um die Fluoreszenz von Stickstoffleerstellen zu sammeln. Mit einem Bandpassfilter filterten die Wissenschaftler die Fluoreszenz spektral und fokussierten sie auf einen der Kanäle eines symmetrischen Photodetektors. Dann wurden Hochfrequenzpulse zur Kontrolle des Kernspins unter Verwendung eines Kupferdrahts mit einem Durchmesser von 160 µm, der auf der Oberfläche des Diamanten in der Nähe des optischen Fokus platziert wurde, angelegt. Um Umgebungsmagnetfeldgeräusche zu vermeiden, platzierte das Team das Bohrgerät, einschließlich Diamant und Magneten, in magnetischen Abschirmungen aus kohlenstoffarmem Stahl.
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