[發(fā)明專利]高頻磁場產(chǎn)生裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810921098.2
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109490804B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 芳井義治;齋藤正樹;水落憲和;林寬
• 申請（專利權）人: 勝美達集團株式會社
• 主分類號: G01R33/38
• 分類號: G01R33/38;H01F5/00;H01F5/04
• 代理公司: 上海音科專利商標代理有限公司 31267
• 代理人: 劉香蘭

本發(fā)明的高頻磁場產(chǎn)生裝置，能夠在廣泛的范圍內(nèi)生成大致均勻的三維高頻磁場，且能夠提高光檢測磁共振等的檢測靈敏度；兩個線圈(L1、L2)以夾著電子自旋共振材料的方式相隔規(guī)定間隔相互平行地配置；高頻電源(1)生成導通至該兩個線圈(L1、L2)的微波電流；兩個線路體(S1、S2)分別與該兩個線圈(L1、L2)連接，并以使該兩個線圈(L1、L2)位于駐波的波節(jié)之外的位置的方式設定電流分布。

技術領域

本發(fā)明涉及一種高頻磁場產(chǎn)生裝置。

背景技術

在光檢測磁共振(ODMR：Optically Detected Magnetic Resonance)中，通過向具有次能級水平和光學躍遷水平的介質(zhì)同時照射高頻磁場(微波)和光，能夠根據(jù)光信號高靈敏度地檢測出因為次能級間的磁共振而引起的占有數(shù)的變化等。

通常，基態(tài)的電子在被綠光激發(fā)之后，在恢復為基態(tài)時會發(fā)出紅光。另一方面，例如金剛石結(jié)構中的氮和晶格缺陷(NVC：Nitrogen Bacancy Center、氮空位中心)中的電子，通過照射2.87GHz左右的高頻磁場，從基態(tài)中的三個次能級中最低的能級(m_s＝0)躍遷至基態(tài)中比之更高的能量軌道的能級(m_s＝±1)。當該狀態(tài)下的電子被綠光激發(fā)時，由于是以非輻射方式恢復為基態(tài)中的三個次能級中最低的能級(m_s＝0)，因而發(fā)光量減少，從而能夠根據(jù)該光檢測獲知是否通過高頻磁場引起磁共振。在ODMR中，使用這樣的被稱為NVC的光檢測磁共振材料。

在一種測量系統(tǒng)中，在金剛石樣品的下方設置開口環(huán)式的共振器、或者線圈或金屬線式天線，從該共振器向樣品照射2.87GHz左右的微波區(qū)域的高頻磁場，掃描高頻磁場和激發(fā)光，通過檢測裝置檢測來自電子的紅色光的減少點，從而獲得位于上述金剛石結(jié)構附近的細胞的信息(例如參照非專利文獻1)。

另外，一種磁測量裝置，通過利用電子自旋共振的ODMR進行磁測量(例如參照專利文獻1)。在該磁測量裝置中，也通過一個線圈產(chǎn)生微波磁場。

【現(xiàn)有技術文獻】

【專利文獻】

專利文獻1：日本專利特開2012-110489號公報

【非專利文獻】

非專利文獻1：Kento Sasaki,et.al.,“Broadband,large-area microwaveantenna for optically-detected magnetic resonance of nitrogen-vacancy centersin diamode”REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 87,053904(2016)

發(fā)明內(nèi)容

但是，上述線圈和天線只能在非常狹窄的范圍內(nèi)生成均勻的三維高頻磁場，很難提高ODMR的檢測靈敏度。例如在非專利文獻1的情況下，如圖20所示，使用半徑為R(約7mm)的圓形銅板的環(huán)狀天線式共振器，其中心位置處形成有狹縫，進而在該狹縫的前端形成有半徑為r(約0.5mm)的貫通孔。如圖21所示，當從高頻電源供給約2.87GHz的電流時，在從其圓心起半徑約為1mm的區(qū)域內(nèi)可以產(chǎn)生均勻的磁場，但是，在該區(qū)域以外的其他區(qū)域、即該銅板面積的98％的區(qū)域中，磁場的強度從線圈的中心起逐漸下降，成為無法使用于ODMR檢測的區(qū)域。此外，在電檢測磁共振(EDMR：Electrically Detected Magnetic Resonance)等利用電子自旋共振的其他測量中也存在同樣的問題。

本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，得到一種能夠在廣泛的范圍內(nèi)生成大致均勻的三維高頻磁場，且能夠提高利用電子自旋共振的測量中的檢測靈敏度的高頻磁場產(chǎn)生裝置。