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让光利用率提高1000倍！新型超灵敏磁场探测器问世
4174-12-23 14:28:39 慕雪发布 来源:益择网
益择网讯（慕雪/编译）磁场探测器已经在医学和材料成像、违禁品检测、地质勘探等领域广泛使用，但是现有的技术存在诸多缺陷：有些依赖充气室，有些由于频段狭窄限制了其效率。为此，麻省理工学院研究人员开发出一种新型超灵敏磁场探测器，它的效率是现有探测器的1000倍，在开发更微型的供电设备方面具有巨大应用潜力。
纯金刚石是碳原子晶格，不会与磁场相互作用。而氮-空位是晶格中缺失了一个原子，该空位邻近一个氮原子。电子在空位中与磁场相互作用，这就是它们对传感有用的原因。当一个光粒子（光子）在氮-空位中突然遇到一个电子，它会把电子激发到更高的能量状态。当电子回落到原来能量状态时，它会释放多余的能量从而发出另一个光子。然而，磁场可翻转电子的磁取向来增加两能级之间的能量差。磁场越强，翻转越强，从而能够改变由空位发出的光的亮度。如图所示，激光从人造金刚石一角进入，在钻石中反射直到能量耗尽，以此来激发“氮空缺”，有助测量磁场。
有氮空缺(NVs)的合成钻石对磁场非常敏感，二十分之一颗钻石就包含了数万亿氮空缺，每个空缺都可自行进行磁场测量。探测氮空位需要用激光照射，让光被吸收然后再发射，探测器要进行准确测量就需要尽可能多收集光子。“起初只有一小部分光被吸收，大多数都直接穿过钻石，”英格伦教授说，“我们通过在钻石的一角添加棱镜并将激光耦合到同一边解决了这个问题，使得射入钻石的光都能被吸收和利用。”研究人员计算激光束进入晶体的角度以保证它受限并反射，以一种跨越晶体长度和广度的模式吸收之前所有的能量。因此，探测器的激光利用效率比之前提高了1000倍。
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