研究目的
开发一种基于金刚石中氮空位中心集合体的三轴矢量磁力计，用于常温下高灵敏度磁场传感，适用于导航和探测等领域。
研究成果
该研究成功展示了一种基于金刚石中氮空位(NV)中心的高灵敏度三轴矢量磁力计，实现了5 nT/√Hz的灵敏度。该方法能有效实现全磁场矢量重建，具有单芯片应用潜力，未来通过技术改进还可进一步提升性能。
研究不足
当前灵敏度约为5 nT/√Hz，通过提高信噪比可进一步改善。该方法需精确控制外部磁场，且受限于金刚石样品的特性。
1：实验设计与方法选择：
本实验采用光学检测磁共振（ODMR）技术，使用含NV色心的单晶金刚石样品?；贑3v对称性建立了磁场计算的理论模型。
2：样品选择与数据来源：
选用[111]取向块状单晶金刚石（1.5×1.5×1 mm3，住友HPHT合成，10 ppm），经辐照退火处理制备NV色心。
3：5×5×1 mm3，住友HPHT合成，10 ppm），经辐照退火处理制备NV色心。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：包括532 nm连续波绿光激光器（CL532-100-SO）、微波信号发生器（罗德与施瓦茨SMA 100A）、铜环天线、硅放大探测器（Thorlabs PDA 100A-EC）及三轴亥姆霍兹线圈。
4：实验流程与操作步骤：
用532 nm激光激发金刚石，扫描微波频率诱导自旋跃迁，采集并分析荧光信号获取ODMR谱线，通过亥姆霍兹线圈施加外磁场。
5：数据分析方法：
采用洛伦兹函数拟合确定共振频率，根据NV原子模型推导公式计算磁场分量。
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signal generator
SMA 100A
ROHDE & SCHWARZ
Generates microwave radiation for inducing electronic spin transitions in NV centers.
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amplified detector
PDA 100A-EC
THORLABS
Collects and detects fluorescence signals from the NV centers for ODMR measurements.
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green laser
CL532-100-SO
Used to optically excite the NV centers in diamond for initialization of spin states.
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diamond
Sumitomo
Serves as the substrate containing NV centers for magnetic field sensing.
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Helmholtz coils
Applies external static magnetic fields in three axes for controlling and testing the magnetometer.
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