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高灵敏度金刚石量子磁力仪可实现实用的环境条件脑磁图

导读 据东京工业大学的科学家报道,一种利用氮空位中心的高灵敏度金刚石量子磁强计可以实现毫米级分辨率的脑磁图 (MEG)。这种基于连续波光学检...

据东京工业大学的科学家报道,一种利用氮空位中心的高灵敏度金刚石量子磁强计可以实现毫米级分辨率的脑磁图 (MEG)。这种基于连续波光学检测磁共振的新型磁强计标志着实现环境条件 MEG 和其他实际应用迈出了重要一步。

MEG 是一种生物医学成像技术,通过使用非常灵敏的磁力仪记录大脑神经元产生的自然电流产生的磁场来绘制大脑活动图。

目前,MEG 需要在磁屏蔽室中进行操作。实现在正常环境下工作且不需要磁屏蔽的 MEG 是一个主要目标。这将使日常诊断、脑机接口和脑功能基础研究成为可能。

使用具有氮空位 (NV) 中心的金刚石量子传感器的磁力仪是实现环境条件 MEG 的有希望的候选者。这些传感器有望提供比传统厘米级 MEG 更好的毫米级分辨率。值得注意的是,NV 中心是金刚石结构中的缺陷,由空位旁边的氮原子取代碳原子组成。

测量 NV 中心磁场的一种常用方法是连续波光学检测磁共振(CW-ODMR)。在这种方法中,使用连续微波场来操纵 NV 中心的自旋状态,同时用激光照射它们。这种激光诱导荧光的强度会根据外部磁场而变化。

通过测量这些荧光的变化,可以探测和测量外界磁场,相比其他方法,该方法更加简单易行,且可以实现毫米级的分辨率。

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