[发明专利]一种近场磁场探测的探针

说明书

本发明提供了一种近场磁场探测的探针，该探针包括光纤、光纤头、贵金属包覆层、金刚石颗粒，金刚石颗粒中含有氮‑空位色心。通过光纤输入预定波长的激发光，激发光照射金刚石颗粒中的氮‑空位色心，发射荧光，通过光纤接收荧光；同时，给金刚石颗粒施加预设频率范围的微波扫描信号。在微波和样品表面的磁场共同作用下，氮‑空位色心能级分裂，通过测量荧光强度与微波频率之间的关系，确定样品表面的磁场。因为本发明将难以操控的光路部分设置于光纤内，使得整个探测系统结构紧凑，更方便应用。此外，该探针还可以用以近场光场、样品形貌的原位测量，所以，该探针可以实现原位的磁场、光场、形貌探测，满足更广泛科学研究的需要。

技术领域

本发明涉及磁场探测领域，具体涉及一种近场磁场探测的探测。

背景技术

近场磁场探测对于磁存储、研究材料的磁学特性具有重要意义。

相比于传统的磁共振力显微镜，发明专利申请CN109765508A提出一种测量磁场强度的设备，探针部分包括具有尖端的悬臂，尖端为具有氮空位缺陷的金刚石尖端，悬臂为同轴微波天线，来自微波功率源的微波经由同轴微波天线被供应到金刚石尖端。检测时，将激发光施加到尖端，检测所述尖端发射的荧光，基于所检测到的荧光及微波的频率，获得物质表面的磁场强度。该发明将易于操控的微波通过同轴微波天线输送到金刚石尖端；而将不易操控的激发光和荧光设置于外光路，操作不便。另外，虽然该发明能够同时测量样品的形貌和样品表面的磁场，但是不能够原位测量样品处的光场。因为很多磁效应和光是分不开的，例如光磁效应，所以该发明使用不便。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种近场磁场探测的探针，该探针包括光纤、光纤头、贵金属包覆层、金刚石颗粒；光纤的一端连接光源，光纤的另一端连接光纤头；光纤头为弯曲状，并且光纤头的截面尺寸逐渐减小；光纤头的末端的侧面上设有贵金属包覆层；在光纤头的末端端面设有金刚石颗粒，金刚石颗粒内设有氮-空位色心。

更进一步地，光纤头的末端端面为圆形，圆形的直径大于100纳米、小于1微米。

更进一步地，金刚石颗粒的底面尺寸小于光纤头末端端面的尺寸。

更进一步地，贵金属包覆层为金材料。

更进一步地，金刚石颗粒的个数为1个。

更进一步地，金刚石颗粒为尖锥状，在尖锥的顶部设有氮-空位色心。

更进一步地，贵金属包覆层还包覆金刚石颗粒的底部。

本发明的有益效果：本发明提供了一种近场磁场探测的探针，在应用该探针测量样品表面的磁场时，通过光纤输入预定波长的激发光，激发光照射金刚石颗粒，金刚石颗粒中的氮-空位色心受激发射荧光，通过光纤接收荧光或通过外光路接收荧光；同时，给金刚石颗粒施加预设频率范围的微波扫描信号。在微波和样品表面的磁场共同作用下，氮-空位色心能级分裂，通过测量荧光强度与微波频率之间的关系，确定样品表面的磁场。因为本发明将难以操控的光路部分设置于光纤内，使得整个探测系统结构紧凑，更方便应用。因为金刚石颗粒的透光性，该探针还可以作为近场光学探针，探测样品表面的光场。金刚石颗粒还可以作为原子力探针，探测样品表面的形貌。所以，该探针可以实现原位的磁场、光场、形貌探测，满足更广泛科学研究的需要。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是近场磁场探测的探针的示意图。

图2是又一种近场磁场探测的探针的示意图。

图中：1、光纤；2、光纤头；3、贵金属包覆层；4、金刚石颗粒。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。