[发明专利]一种在局部维持恒定均匀磁场且方向强度精密调节的装置

说明书

本发明公开了一种在局部维持恒定均匀磁场且方向强度精密调节的装置，包括带旋转平台的双轴线性位移平台（1），手动线性位移台（4）、光学导轨（5）、手动旋转位移台（6）、单轴位移台（7）及光学姿态调整器（3）、支架（8）；所述支架（8）的底部固定安装于带旋转平台的双轴线性位移平台（1）的旋转平台（11）上，所述单轴位移台（7）纵向固定安装于支架（8）顶部，所述单轴位移台（7）的活动座上固定安装手动旋转位移台（6），所述手动旋转位移台（6）的旋转部（61）上横向固定安装光学导轨（5）。本装置可用于需要方向可控的磁场环境的量子传感实验，尤其是各种NV色心传感器的研究实验。

技术领域

本发明涉及量子传感实验器件的技术领域，具体是一种利用两个永磁体在其中间的局部维持恒定均匀的磁场并通过电磁线圈进行磁场调节的装置。

背景技术

均匀磁场是一个常用物理概念，它是一个理想化概念，完全均匀的磁场是不存在的。匀强磁场是指内部的磁场强弱和方向处处相同的磁场，它的磁感线是一系列疏密间隔相同的平行直线。然而，在实际中，完全均匀的磁场是不存在的，在精密实验中所使用的均匀磁场内部，不同位置的磁场强弱和磁场方向是需要尽量不发生波动的。磁场均匀度用(磁场强度的最大值-磁场强度的最小值)×10⁶/(中心磁场强度或平均磁场强度)求出，得到的值越小，表示磁场均匀度越高。

近年来，金刚石NV-色心在量子测量领域的应用引起研究人员的关注，采用 NV-色心中的电子自旋可以实现磁场的测量。基于电子自旋对磁场敏感特性通过光学及微波实现NV-色心电子自旋的操控，会使得电子自旋布局数发生变化，进而使荧光强度变化，实现磁场的测量。内含NV-色心的金刚石可在室温下进行工作，不需要温度控制装置，且金刚石是固体材料，敏感探头可以很小，可拥有较高的空间分辨率。在进行NV-色心实验，需保持其外界磁场的稳定，这就需要使金刚石处于恒定均匀磁场中，并且磁场方向需要和其晶向相适配，因为金刚石NV-色心不同晶向在磁场不同方向下的极化程度是不同的。

目前用于科学实验研究的磁场装置主要有两种，一种是使用永磁体，通过改变两块永磁体的间距来产生不同强度的磁场，这种方式产生的磁场不仅不能确保均匀性与稳定性，而且方向固定。另一种是通过给固定位置的线圈通电来产生磁场，这种方式产生的磁场只能沿着某一特定方向，不能做到方向可控。

针对上述问题，本发明拟开发一种方向、梯度可控的在局部维持恒定均匀磁场的装置。

发明内容

本发明目的是提供一种能够在局部维持并调节均匀恒定磁场，并可实现三维姿势精密调节磁场强度方向以为NV-色心磁实验提供外加磁场的三维调节平台。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种在局部维持恒定均匀磁场且方向强度精密调节的装置，包括带旋转平台的双轴线性位移平台、手动线性位移台、光学导轨、手动旋转位移台、单轴位移台及光学姿态调整器、支架。

所述支架的底部固定安装于带旋转平台的双轴线性位移平台的旋转平台上，所述单轴位移台纵向固定安装于支架顶部，所述单轴位移台的活动座上固定安装手动旋转位移台，所述手动旋转位移台的旋转部上横向固定安装光学导轨，所述光学导轨两侧分别设有滑块，所述滑块上固定安装手动线性位移台，所述手动线性位移台的活动端安装光学姿态调整器，所述光学姿态调整器安装有圆柱形永磁体，两个圆柱形永磁体的N极和S极相向，每个圆柱形永磁体上缠绕有线圈。