【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，南郵通信與信息工程學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)在金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)的研制上取得了重大突破。團(tuán)隊(duì)首次采用金剛石NV色心固態(tài)量子體系實(shí)現(xiàn)了0.01 T– 1.5T磁場(chǎng)范圍的量子精密測(cè)量。
 

　　金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)
 

　　金剛石NV(nitrogen vacancy)色心量子磁強(qiáng)計(jì)是一個(gè)超精密的測(cè)量工具，一把磁場(chǎng)強(qiáng)度的精密尺子，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高端磁性材料、集成電路測(cè)試、醫(yī)療影像裝備研發(fā)和物理量計(jì)量、新能源碳計(jì)量等領(lǐng)域，目前已有華為、海思、中興、國(guó)家電網(wǎng)、中國(guó)鋼研、計(jì)量機(jī)構(gòu)等企業(yè)應(yīng)用。
 

金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)
 

　　這一創(chuàng)新成果具有高空間分辨能力和寬量程的顯著優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)磁測(cè)量，醫(yī)療影像裝備研發(fā)和集成電路測(cè)試等前沿應(yīng)用領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。這一創(chuàng)新成果標(biāo)志著我國(guó)在量子磁測(cè)量領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，在計(jì)量量子化時(shí)代，助力磁場(chǎng)計(jì)量的扁平化，有望為先進(jìn)制造業(yè)提供更便捷的服務(wù)。這一技術(shù)為高端永磁體的定量顯微測(cè)量分析提供了共性支撐技術(shù)，對(duì)提升我國(guó)高端磁性材料的研發(fā)和制造能力意義重大。
 

　　值得一提的是，南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院該科研團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)在第十四屆挑戰(zhàn)杯大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽江蘇省選拔賽中，經(jīng)過(guò)激烈角逐，在317個(gè)參賽項(xiàng)目中脫穎而出，獲得該賽事金獎(jiǎng)。
 

金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)圖
 

　　中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院是中國(guó)權(quán)威計(jì)量機(jī)構(gòu)之一，在計(jì)量業(yè)內(nèi)有廣泛的影響力。金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)嚴(yán)格遵循JJF1832-2020磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范，經(jīng)過(guò)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院的嚴(yán)格校準(zhǔn)，確保了測(cè)量結(jié)果的精度。經(jīng)PT2025校準(zhǔn)后，磁強(qiáng)計(jì)在1.0–1.5T范圍的準(zhǔn)確度優(yōu)于13 ppm，這一精度水平在國(guó)際上首次被報(bào)道，與磁場(chǎng)計(jì)量的黃金標(biāo)準(zhǔn)——Metrolab PT系列核磁共振磁強(qiáng)計(jì)相媲美。與PT系列核磁共振磁強(qiáng)計(jì)不同，后者在0.05 T至1.5 T的范圍內(nèi)需要更換三種不同量程的探頭，而金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)單一探頭就能夠覆蓋0.01 T至1.5T的連續(xù)磁場(chǎng)范圍，這大大簡(jiǎn)化了測(cè)量過(guò)程并提高了效率，延伸拓展了核磁共振磁強(qiáng)計(jì)的測(cè)量范圍。
 

　　金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)空間分辨率達(dá)到微米尺寸，而全球知名的瑞士Metrolab公司的PT2025型核磁共振磁強(qiáng)計(jì)探頭尺寸為毫米尺度，對(duì)待測(cè)磁場(chǎng)的梯度有嚴(yán)苛的要求，通常要求小于1000 ppm/cm。金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)由于磁場(chǎng)敏感核心物質(zhì)只有微米尺寸，有望解決大磁場(chǎng)梯度缺乏量子計(jì)量技術(shù)的難題。團(tuán)隊(duì)已成功實(shí)現(xiàn)單個(gè)圓柱永磁體表面磁場(chǎng)強(qiáng)度的自溯源顯微測(cè)量。
 

高端釤鈷永磁體表面磁場(chǎng)顯微自溯源測(cè)量
 

　　南郵量子精密測(cè)量團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事量子精密測(cè)量技術(shù)方法學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，探索量子精密測(cè)量在芯片測(cè)試、磁性材料顯微測(cè)試表征和磁場(chǎng)計(jì)量等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用。此項(xiàng)成果是南京郵電大學(xué)Peter Grünberg研究中心科研團(tuán)隊(duì)數(shù)十年如一日的研究積累之一，該成果得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和基礎(chǔ)加強(qiáng)計(jì)劃技術(shù)領(lǐng)域基金支持。