[发明专利]一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和磁场测量系统

说明书

本发明公开了一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和磁场测量系统，所述磁场测量方法包括：对待测磁场进行调制处理为调制磁场，所述调制处理包括：对所述待测磁场进行聚集以放大所述待测磁场的磁感应强度，和/或，将所述待测磁场调制为预设频段；采用基于固态自旋的磁传感器测量所述调制磁场。由上述内容可知，本发明提供的技术方案，通过对待测磁场进行聚集而放大待测磁场的磁感应强度，和/或，通过将待测磁场调制为预设频段，而后采用基于固态自旋的磁传感器对该调制处理后的调制磁场进行测量，以提高基于固态自旋的磁传感器的对磁场测量的灵敏度。

技术领域

本发明涉及磁场测量技术领域，更为具体的说，涉及一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和磁场测量系统。

背景技术

微弱磁场测量在地磁导航、地质资源勘探、科学研究、国防建设与医疗仪器等领域都有广泛应用。现阶段用于微弱磁场测量的传感器类型较多，主要包括磁通门传感器、探测线圈传感器、磁阻传感器、巨磁阻抗磁传感器、量子超导干涉仪、基于固态自旋的磁传感器等。

自旋磁共振是物质科学领域的一个基本物理现象，它描述处于外磁场中的原子核或者电子自旋，能够吸收和放出对应频率的电磁辐射，即发生磁共振现象。由于自旋在物质中广泛存在，因而自旋磁共振技术能够用来准确、快速和无破坏性地获取物质的组成和结构上的信息，是当代科学中最为重要的物质探索技术之一，其应用也已广泛深人到前沿科学和社会生活的各个领域，比如核磁共振医学诊断等。

基于自旋磁共振技术实现的磁力计通常拥有相对较高的灵敏度。通过光学或微波射频技术实现对自旋的操控，利用自旋对磁场的敏感特性，外磁场的变化会导致电子自旋布居度发生变化，通过对自旋布居度读出可以实现磁场的测量。近年来，基于固态自旋的相关技术快速发展，推动了固态自旋磁传感器技术的发展。同时基于固态自旋的磁传感器由于鲁棒性和灵敏度高等优点，在近些年形成研究热点。但是基于固态自旋的磁传感器测量静磁场的灵敏度要远低于测量高频交变磁场的灵敏度，无法达到某些高灵敏度静磁场测量的应用需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于固态自旋的磁场测量方法及装置和催场测量系统，有效的解决现有技术出现的对磁场测量灵敏度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基于固态自旋的磁场测量方法，所述磁场测量方法包括：

对待测磁场进行调制处理为调制磁场，所述调制处理包括：对所述待测磁场进行聚集以放大所述待测磁场的磁感应强度，和/或，将所述待测磁场调制为预设频段；

采用基于固态自旋的磁传感器测量所述调制磁场。

可选的，将所述待测磁场调制为预设频段，包括：

通过控制用于调制所述待测磁场的调制结构的磁学性质，以将所述待测磁场调制为所述预设频段。

可选的，通过控制施加至所述调制结构上的电压，而控制所述调制结构的相对磁导率，以将所述待测磁场调制为所述预设频段。

相应的，本发明还提供了一种基于固态自旋的磁场测量装置，所述磁场测量装置包括：

调制器件，所述调制器件用于对待测磁场进行调制处理为调制磁场，所述调制处理包括：对所述待测磁场进行聚集以放大所述待测磁场的磁感应强度，和/或，将所述待测磁场调制为预设频段；

以及，基于固态自旋的磁传感器，所述基于固态自旋的磁传感器用于测量所述调制磁场。

可选的，所述调制器件包括：

磁通聚集单元，所述磁通聚集单元用于对所述待测磁场进行聚集，以放大所述待测磁场的磁感应强度；

以及，设置于所述磁通聚集单元的输出侧的磁场调制单元，所述磁场调制单元用于将所述待测磁场调制为预设频段。