CN111239653B 基于金刚石nv色心和克尔效应的磁成像装置及成像方法 （致真精密仪器(青岛)有限公司）

393号北京航空航天大学青岛研究院6基于金刚石NV色心和克尔效应的磁成像装基于金刚石NV色心和克尔效应的磁成像装二向色镜系统的透射和/或反射，进入显微镜物2光调制器(1c)用来控制自旋操控光源模块(1)中所述金刚石探针(9)的NV色心产生的荧光通过显微镜物镜(5)返回二所述二向色镜系统包括按照以下方式进行配置的第一二向色镜(6)、第二二向色镜所述第二二向色镜(7)倾斜设置在自旋操控光源模块(1)发出的入射激光和所述偏振或透射，并且使得入射激光以及偏振光在经所述第二二向色镜(7)透射或反射后的光路一所述第一二向色镜(6)设置在显微镜物镜(5)上方，并且能够接收第二二向色镜(7)透所述第三二向色镜(8)设置在第一二向色镜(6)和荧光探测模块(3)之间，能够使偏振(1e)通过光纤按照前后顺序顺次连接，第一凸透镜(1f)置于第二光纤耦合器(1e)的后端，3将自旋操控光源模块(1)的全部或者其中部分元件置于调整架上，用于调整入射光的方向，使得自旋操控光源模块(1)发出的激光通过显微镜物镜(5)后聚焦于金刚石探针(9)自旋操控光源模块(1)提供的入射激光为单色光源，波长范围介于500nm-600nm之间，5.根据权利要求1-3任一权利要求所述的基于金刚石NV色心和克尔效应的磁成像装所述光源(2a)置于前侧，后侧的第二凸透镜(2b)和偏振器(2c)的位置所述偏振光发生模块(2)产生的具有线偏振性质的光，其波长介于为300nm-530nm之7.根据权利要求1-3任一权利要求所述的基于金刚石NV色心和克尔效应的磁成像装金刚石探针(9)的NV色心产生的荧光进入第一滤波片(3a)后，再通过第一光纤耦合器8.根据权利要求1-3任一权利要求所述的基于金刚石NV色心和克尔效应的磁成像装其中，第一滤波片(3a)为带通介于540nm-1000nm之间的滤波装其中，第二滤波片(3f)为带通介于540nm-1000nm之间的滤波装所述荧光探测模块(3)全部或者其中部分元件置于调整架上，用于调整第一光纤耦合412.根据权利要求1-3任一权利要求所述的基于金刚石NV色心和克尔效应的磁成像装所述偏振光检测及成像模块(4)还包括在相机(4d)之前的任意位置设置1至多个第三所述偏振光检测及成像模块(4)还包括在所述检偏器(4a)前设置的补偿器，所述补偿器是指与所述偏振光发生模块(2)适配的λ/4补偿15.根据权利要求13或14所述的基于金刚石NV色心和克尔效应的磁成像装置，其特征所述偏振光检测及成像模块(4)还包括第三凸透镜(4b)，在偏振光检测及成像模块中16.一种基于权利要求1-15任一项权利要求所述装置的全局磁性成像方法，其特征在偏振光经过样品反射后，部分再次进入显微镜物镜，然后旋转偏振光检测及成像模块中的偏振片使其偏振方向与偏振光发生模块中偏振器的偏振光检测及成像模块中的检偏器对光束的偏振状态进行检测并借用相机进行成像，17.一种基于权利要求1-15任一项权利要求所述装置的高分辨率磁性成像方法，其特调整由自旋操控光源模块发射的激光的方向，使激光经选取电磁脉冲序列，使得电磁脉冲频率跟自旋S＝0与S＝1间的能极差，或5在再次发射的电磁脉冲结束后，通过自旋操控光源模块再次部分荧光通过显微镜物镜返回至二向色镜系统，再经过二向色镜系统的透射或者反所选取的电磁脉冲序列为Ramsey序列；设定时间τ小于NV色心电子自旋横向弛豫时间。6统的设备和成像方法无法实现两种成像技术7[0011]所述偏振光发生模块2用于产生具有线偏振性质的光即偏振光，所述偏振光经过[0015]所述第二二向色镜7倾斜设置在自旋操控光源模块1发出的入射激光和所述偏振[0016]所述第一二向色镜6设置在显微镜物镜5上方，并且能够接收第二二向色镜7透射[0017]所述第三二向色镜8设置在第一二向色镜6和荧光探测模块3之间，能够使偏振光[0022]将自旋操控光源模块1的全部或者其中部分元件置于调整架上，用于调整入射光的方向，使得自旋操控光源模块1发出的激光通过显微镜物镜5后聚焦于金刚石探针9的NV[0023]自旋操控光源模块1提供的入射激光为单色光源，波长范围介于500nm-600nm之8述偏振器2c是指非偏振光透过此元件后能够成为线偏[0029]金刚石探针9的NV色心产生的荧光进入第一滤波片3a后，再通过光纤耦合器3b收[0032]其中，第一滤波片3a和第二滤波片3f是指通带介于540nm-1000nm之间的滤波装[0033]所述荧光探测模块3全部或者其中部分元件置于调整架上，用于调整光纤耦合器[0038]所述偏振光检测及成像模块4还包括在相机4d之前的任意位置设置1至多个滤波[0039]所述偏振光检测及成像模块4还包括在所述检偏器4a前设置的补偿器，所述偿器是指与所述偏振光发生模块2适配的λ/4补[0040]所述偏振光检测及成像模块4还包括第三凸透镜，可在偏振光检测及成像模块中9[0045]旋转偏振光检测及成像模块中的偏振片4a使其偏振方向与偏振光发生模块2中偏[0046]偏振光检测及成像模块中的检偏器4a对光束的偏振状态进行检测并借用相机4d[0048]调整由自旋操控光源模块1发射的激光的方向，使激光经过二向色镜系统反射或[0054]部分荧光通过显微镜物镜5返回至二向色镜系统，再经过二向色镜系统的透射或[0060]图1为本发明基于磁光克尔成像与金刚石氮空位色心磁成像装置整体结构示意图[0061]图2为所述同时实现基于NV色心的高分辨率成像和磁光克尔成像的方法的流程刚石探针9通过NV色心探针臂10夹持；微波发射装置12靠近金刚石探针9的NV色心一侧设[0069]所述第二二向色镜7倾斜设置在自旋操控光源模块1发出的入射激光和所述偏振[0070]所述第一二向色镜6设置在显微镜物镜5上方，并且能够接收第二二向色镜7透射[0071]所述第三二向色镜8设置在第一二向色镜6和荧光探测模块3之间，能够使偏振光如，本领域普通技术人员也可以很容易地想到将上述实施例中的第二二向色镜7和第三二[0077]金刚石探针9的NV色心产生的荧光进入第一滤波片3a后，再通过光纤耦合器3b收偿器是指波长λ与模块2适配的λ/4补偿玻片。[0087]旋转偏振光检测及成像模块中的偏振片4a使其偏振方向与偏振光发生模块2中偏[0088]偏振光检测及成像模块中的检偏器4a对光束的偏振状态进行检测并借用相机4d[0090]调整由自旋操控光源模块1发射的激光的方向，使激光经过二向色镜系统反射或[0096]部分荧光通过显微镜物镜5返回至二向色镜系统，再经过二向色镜系统的透射或[0098]在应用本申请公开的基于磁光克尔成像与金刚石氮空位色心磁成像装置进行测光检测及成像模块4全部开启后，则基于金刚石NV