针对受限环境中非接触式传感的灵敏内窥镜金刚石磁力计

将量子磁力测量从实验室环境转向实际应用一直受限于传感器微型化与磁灵敏度之间难以调和的矛盾。虽然体积庞大的系统能实现高灵敏度,但内窥式探头通常面临荧光收集效率低下和性能下降的问题。该团队解决了这一矛盾,提出了一种微型化金刚石量子磁力计,其内窥式传感器头直径仅为6毫米,在无磁屏蔽环境下实现了91 pT/sqrt(Hz)的磁场灵敏度,测量带宽为2 kHz。通过将激发与收集功能分离到熔融多芯光纤束的不同纤芯中,并借助定制的高数值孔径微物镜耦合至金刚石,克服了荧光收集的瓶颈。基于FPGA的紧凑型后端系统负责微波控制、锁相检测和实时共振追踪,确保了磁场成像过程中的稳健运行。为展示该微型传感器的实际应用价值,研究人员对商用锂离子软包电池在充放电过程中的磁场进行了成像,并重构了电流流动的深度积分电流密度图。这些结果表明,内窥式金刚石磁力计能够将高灵敏度与适用于受限、无屏蔽测量的探头几何结构相结合,为电池技术及其他领域开辟了新途径。
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提交arXiv: 2026-06-17 09:50
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