| 1 |
1
다이아몬드 질소-빈자리(diamond nitrogen-vacancy center, DNV) 센서기반 측정장치에 있어서,다이아몬드 질소-빈자리 센서;제1 기준 신호 및 제2 기준 신호를 생성하는 주파수 합성기;상기 제1 기준 신호에 기초하여 주파수 변조되고 상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서에서 제1 스핀 전이를 야기하는 제1 마이크로파를 생성하는 제1 마이크로파 생성기;상기 제2 기준 신호에 기초하여 주파수 변조되고 상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서에서 제2 스핀 전이를 야기하는 제2 마이크로파를 생성하는 제2 마이크로파 생성기;상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서에 스핀 양자를 여기시키기 위한 레이저를 인가하는 레이저 조사부;상기 제1 마이크로파 및 상기 제2 마이크로파를 합친 후 증폭하여 상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서로 인가하는 전력 증폭기; 상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서에서 출력되는 형광 신호를 검출하는 검출기;상기 레이저의 전력을 측정하는 기준 검출기;상기 검출기의 출력 신호와 상기 기준 검출기의 출력 신호 간의 차이를 출력하는 차동 회로;상기 차동 회로 출력과 상기 제1 기준 신호를 비교한 결과를 출력하는 제1 락인엠프(lock in amplifier); 및상기 차동 회로 출력과 상기 제2 기준 신호를 비교한 결과를 출력하는 제2 락인엠프를 포함하는, 측정 장치
|
| 2 |
2
제1항에 있어서, 상기 주파수 합성기는,자기장을 측정하고자 하는 경우, 상기 제1 기준 신호와 상기 제2 기준 신호가 위상이 180도 반전되도록 생성하고,온도를 측정하고자 하는 경우, 상기 제1 기준 신호와 상기 제2 기준 신호가 동일한 위상을 가지도록 생성하고,자기장과 온도를 동시에 측정하고자 하는 경우, 상기 제1 기준 신호와 상기 제2 기준 신호의 주파수가 상이하도록 생성하는, 측정 장치
|
| 3 |
3
제1항에 있어서, 상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서에 일정한 정자기장을 인가하는 영구자석을 더 포함하는, 측정 장치
|
| 4 |
4
제3항에 있어서, 상기 측정 장치의 자기장 감도 측정을 위해서 교정된 시험 자기장을 가해주는 시험 코일을 더 포함하는, 측정 장치
|
| 5 |
5
제1항에 있어서,데이터 수집 및 제어부를 더 포함하고,상기 데이터 수집 및 제어부는 측정을 위한 파라미터를 설정하고, 상기 제1 락인엠프 및/또는 상기 제2 락인엠프의 출력에 기초하여 자기장 및/또는 온도를 추정하고,상기 파라미터는 자기장을 측정할 것인지, 온도를 측정할 것인지 또는 자기장과 온도를 동시에 측정할 것인지를 나타내는 제1 파라미터, 상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호의 진폭, 위상 및 주파수를 나타내는 파라미터, 상기 제1 마이크로파의 주파수 및 상기 제2 마이크로파의 주파수를 나타내는 파라미터를 포함하는, 측정 장치
|
| 6 |
6
제5항에 있어서, 상기 데이터 수집 및 제어부는,자기장만을 측정하는 경우 또는 온도만을 측정하는 경우로 설정한 경우, 상기 제1 락인엠프 또는 상기 제2 락인엠프의 출력에 기초하여 자기장 또는 온도를 추정하고,자기장과 온도를 동시에 측정하는 경우로 설정한 경우, 상기 제1 락인엠프의 출력과 상기 제2 락인엠프의 출력을 가산한 결과와 감산한 결과에 기초하여 자기장 및 온도를 추정하는, 측정 장치
|
| 7 |
7
제1항에 있어서,상기 제1 마이크로파 및 상기 제2 마이크로파의 주파수는 상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서에서 발생할 수 있는 스핀 전이에 대응하는 주파수들 중에서 CPT(coherent population trapping) 효과를 발생하지 않는 주파수 쌍인, 측정 장치
|
| 8 |
8
다이아몬드 질소-빈자리(diamond nitrogen-vacancy center, DNV) 센서 기반 측정방법에 있어서,측정을 위한 파라미터를 설정하는 동작;제1 기준 신호 및 제2 기준 신호를 생성하는 동작;상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서에 상기 제1 기준 신호에 기초하여 주파수 변조되고 제1 스핀 전이를 야기하는 제1 마이크로파 및 상기 제2 기준 신호에 기초하여 주파수 변조되고 제2 스핀 전이를 야기하는 제2 마이크로파를 인가하는 동작;상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서에 스핀 양자를 여기시키기 위한 레이저를 인가하는 동작;상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서로부터 출력되는 형광 신호와 상기 레이저의 출력 신호의 차이를 나타내는 차동 신호를 출력하는 동작;상기 차동 신호와 상기 제1 기준 신호를 비교한 제1 결과를 출력하는 동작; 상기 차동 신호와 상기 제2 기준 신호를 비교한 제2 결과를 출력하는 동작; 및상기 제1 결과 및/또는 상기 제2 결과에 기초하여 자기장 및/또는 온도 변화를 측정하는 동작을 포함하는, DNV 센서기반 측정 방법
|
| 9 |
9
제8항에 있어서, 상기 제1 기준 신호 및 제2 기준 신호를 생성하는 동작은,자기장을 측정하고자 하는 경우, 상기 제1 기준 신호와 상기 제2 기준 신호가 위상이 180도 반전되도록 생성하는 동작; 온도를 측정하고자 하는 경우, 상기 제1 기준 신호와 상기 제2 기준 신호가 동일한 위상을 가지도록 생성하는 동작; 및자기장과 온도를 동시에 측정하고자 하는 경우, 상기 제1 기준 신호와 상기 제2 기준 신호의 주파수가 상이하도록 생성하는 동작을 포함하는, DNV 센서기반 측정 방법
|
| 10 |
10
제8항에 있어서, 상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서에 일정한 정자기장을 인가하는 동작을 더 포함하는, DNV 센서기반 측정 방법
|
| 11 |
11
제8항에 있어서,상기 파라미터는 자기장을 측정할 것인지, 온도를 측정할 것인지 또는 자기장과 온도를 동시에 측정할 것인지를 나타내는 제1 파라미터, 상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호의 진폭, 위상 및 주파수를 나타내는 파라미터, 상기 제1 마이크로파의 주파수 및 상기 제2 마이크로파의 주파수를 나타내는 파라미터를 포함하는, DNV 센서기반 측정 방법
|
| 12 |
12
제11항에 있어서,상기 제1 결과 및/또는 상기 제2 결과에 기초하여 자기장 및/또는 온도 변화를 측정하는 동작은,상기 제1 파라미터가 온도를 측정하는 것 또는 자기장을 측정하는 것으로 설정된 경우, 상기 제1 결과 또는 상기 제2 결과에 기초하여 상기 자기장 변화 또는 온도 변화를 측정하는 동작; 및상기 제1 파라미터가 자기장과 온도를 동시에 측정하는 것으로 설정된 경우, 상기 제1 결과와 상기 제2 결과를 가산한 값과 감산한 값에 기초하여 자기장 및 온도 변화를 측정하는 동작을 포함하는, DNV 센서기반 측정 방법
|
| 13 |
13
제8항에 있어서,상기 제1 마이크로파 및 상기 제2 마이크로파의 주파수는 상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서에서 발생할 수 있는 스핀 전이에 대응하는 주파수들 중에서 CPT(coherent population trapping) 효과를 발생하지 않는 주파수 쌍인, DNV 센서기반 측정 방법
|
| 14 |
14
제8항에 있어서, 다이아몬드 질소-빈자리 센서기반 측정 장치의 초기 교정을 수행하는 동작을 더 포함하는, DNV 센서기반 측정 방법
|
| 15 |
15
제14항에 있어서, 상기 초기 교정을 수행하는 동작은, 미리 설정된 기준 온도 및 기준 자기장에서 상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서의 스핀 전이를 야기하는 주파수 정보를 획득하는 동작;상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호의 진폭을 결정하는 동작;상기 다이아몬드 질소-빈자리 센서에 인가되는 상기 제1 마이크로파 및 상기 제2 마이크로파의 전력을 결정하는 동작을 포함하는, DNV 센서기반 측정 방법
|
