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上海微系統(tǒng)所研制出微型高精度集成鉆石量子電流傳感器
2023年10月09日 11:33:25
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：4195
近日，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室制備了基于氮空位(NV)量子色心的微型光電一體化集成鉆石量子電流傳感器。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】電流傳感器也稱(chēng)磁傳感器，是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)電流的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為符合一定標(biāo)準(zhǔn)需要的電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
傳統(tǒng)電流傳感器主要用于工業(yè)控制和獨(dú)立的電壓、電流測(cè)量，因此，一般都不標(biāo)稱(chēng)與功率測(cè)量準(zhǔn)確度密切相關(guān)的角差指標(biāo)，因此，不適用于高精度的功率測(cè)量。電動(dòng)汽車(chē)、智能電網(wǎng)、高速列車(chē)等新興工業(yè)應(yīng)用的快速發(fā)展，對(duì)高精度的電流傳感器提出了更高要求。與傳統(tǒng)電流傳感器相比，基于量子效應(yīng)的傳感裝置可以利用量子態(tài)操控技術(shù)來(lái)提高測(cè)量的精度。這些優(yōu)勢(shì)使得基于量子效應(yīng)的電流傳感器在各種應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用前景。
金剛石中帶負(fù)電荷的氮空位(NV)色心是一種點(diǎn)缺陷，作為一種有前途的高靈敏度固態(tài)磁場(chǎng)傳感器被廣泛研究。近日，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室制備了基于氮空位(NV)量子色心的微型光電一體化集成鉆石量子電流傳感器。
該研究發(fā)展了集成式鉆石傳感器。這一傳感器的核心元件的尺寸為毫米量級(jí)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的微加工工藝實(shí)現(xiàn)。與微加工兼容的光學(xué)導(dǎo)入與熒光收集結(jié)構(gòu)的光子探測(cè)效率達(dá) 66%，在 0–400 A的測(cè)量范圍內(nèi)，最低檢測(cè)限為2 mA，并有效利用雙自旋共振調(diào)制將溫度漂移降至1.92 ppm℃-1。傳感器設(shè)備與磁軛的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了具有電流隔離的高精度寬范圍直流感測(cè)，這提高了傳感器的穩(wěn)定性和可靠性，解決了從研究到應(yīng)用受到的集成度不足的制約問(wèn)題，為當(dāng)前的量子傳感技術(shù)提供了新的可能性。這一成果為當(dāng)前的量子傳感技術(shù)提供了穩(wěn)健且可擴(kuò)展的平臺(tái)，在電動(dòng)汽車(chē)、智能電網(wǎng)等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域擁有良好的應(yīng)用前景。
相關(guān)研究成果Millimeter-Scale Temperature Self-Calibrated Diamond-Based Quantum Sensor for High-Precision Current Sensing于近日發(fā)表在Advanced Quantum Technologies上。
參考來(lái)源： 上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
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