[发明专利]基于DAC装置探测金刚石NV色心的ODMR谱的实验装置

说明书

本发明公开了一种基于DAC装置探测金刚石NV色心的ODMR谱的实验装置，所述激光器射出的光路上依次安装有扩束透镜、反射镜二、反射镜一、聚焦镜头、红宝石和金刚石NV色心；所述红宝石及金刚石NV色心发出的荧光的光路上依次设有聚焦镜头、滤波镜片和准直透镜、光电探测器，光电探测器连接信号采集器；所述微波发生器通过SMA端口连接线依次与功率放大器、铜线连接；铂线两端连有铜线；所述金刚石NV色心挑至铂线附近。发明提供的基于DAC装置探测金刚石NV色心的ODMR谱的实验装置，结构简单，为超导现象的检测等提供了新的选择。

技术领域

本发明属于探测技术领域，具体涉及一种基于DAC装置探测金刚石NV色心的ODMR谱的实验装置。

背景技术

DAC(金刚石对顶砧)装置是一种目前唯一可产生百万大气压静高压的实验装置。该装置结合电学、光学、声学、热学、磁学等在内的物理学科下属分支的实验技术已经趋于成熟，这些技术手段为探索高压下新物质的获得、物质的结构相变、高压相变的截获与预测、改善材料物理性能、地球科学及材料压致超导现象的发生等提供了新的思路和实验条件。

金刚石NV色心作为一种灵敏度高的元件，在微位移测量、生物活体成像、量子计算、弱磁场检测等领域具有极高的应用价值。目前，金刚石NV色心的制备技术及常温常压ODMR(光探测磁共振)探测手段已经成熟，但基于DAC装置探测高压条件下金刚石NV色心的ODMR谱实验手段多较复杂、使用元器件数目较多。

在金刚石NV色心的已知能级中，它的基态³A₂是由电子自旋m_s＝0和±1次能级构成的三重简并态。当电子由³E激发态退激发到³A₂基态时，会辐射能量E＝1.945eV的光子，发出波长λ＝637nm的荧光。金刚石NV色心在波长为532nm的激光辐照的条件同时引入微波场，会发现在2.87GHz左右，m_s＝0和±1次能级之间会形成磁偶极子震荡。而在电子由激发态退激发到基态的过程中，会有部分能量以非辐射跃迁的形式释放，导致此时的荧光强度相比于没有引入微波场的时候低。因而形成对应于m_s＝±1电子自旋共振吸收峰，即金刚石NV色心的光探测磁共振。

红宝石可用于压标的原理是红宝石在激光辐照下会发出荧光，且荧光的波长随着压力变化会发生位移。红宝石有两条荧光线，分别为R₁和R₂。实验通常采用的是R₁线。确定红宝石荧光R₁的位置后，带入压力标定公式，即可得知此时的压力值。

传压介质的作用就是将施加的压力传递到样品上去，在整个腔体内形成准静压的实验条件。根据要求，可以选择固态、液态或气态物质作为传压介质，且采用不同的传压介质对实验结果也会产生不同的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于DAC装置探测金刚石NV色心的ODMR谱的实验装置，用于压力条件下其ODMR信号的获取，以此促进极端条件下弱磁场检测技术与超导检测技术的进步。

本方案采取以下的方案：

基于DAC装置探测金刚石NV色心的ODMR谱的实验装置，包括金刚石NV色心，聚焦镜头，反射镜一，滤波镜片，准直透镜，光谱仪，反射镜二，扩束透镜，激光器，光电探测器，微波发生器，SMA端口连接线，功率放大器，铂线，铜线，DAC装置，垫片，红宝石，信号采集器；

所述激光器射出的光路上依次安装有扩束透镜、反射镜二、反射镜一、聚焦镜头、红宝石和金刚石NV色心；所述扩束透镜使激光器光束直径和发散角变大；所述反射镜一与反射镜二在激光照射红宝石及金刚石NV色心时方向保持一致，以确保与激光光束方向平行；所述红宝石及金刚石NV色心均挑至金刚石砧面上后置于激光器的三维平台上；所述红宝石及金刚石NV色心依次放置于聚焦镜头的焦点处；