计量学报

作者：邢力,冯晓娟,张金涛

单位：中国计量科学研究院 热工计量科学研究所,北京 100029

关键词：计量学;金刚石氮-空位色心系综;零场分裂能;温度测量;光探测磁共振;灵敏度

基金：中国博士后科学基金(2021M703049);中国计量科学研究院重点领域基本科研业务费项目(AKYZD2209-1);中国计量科学研究院所自主基本科研业务费项目(AKYZZ2207)

金刚石氮-空位(nitrogen-vacancy,NV-)色心系综在温度测量原理上具有超高灵敏、微纳米级空间分辨率的特点,该方法利用色心最外层2个未成对电子自旋相互作用产生的零场分裂能实现温度测量,通常采用灵敏度分析方法来衡量其温度敏感信号的信噪比。为有效提高灵敏度,推导了无外加磁场时连续式温度测量灵敏度的理论模型,分析了影响信噪比的主要因素;优化了微波天线直径、激光和微波功率对光探测磁共振(optically detected magnetic resonance,ODMR)谱线线宽和荧光对比度的影响。在303～318K范围内标定了零场分裂能D与温度T的关系,得到系统所用高浓度色心样品的dD/dT为-73.42kHz/K,标定结果的相对标准偏差为5.3%。最终对不同温度的灵敏度进行测量,低频段平均灵敏度达到0.50K/Hz1/2(＜10Hz)的水平。

来源：2023年第5期

《计量学报》期刊编辑部

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