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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
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點擊量：4118
近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所傳感技術(shù)國家重點實驗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) 項目成果】電流傳感器也稱磁傳感器，是一種檢測裝置，能感受到被測電流的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為符合一定標(biāo)準(zhǔn)需要的電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、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)控制和獨立的電壓、電流測量，因此，一般都不標(biāo)稱與功率測量準(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量。電動汽車、智能電網(wǎng)、高速列車等新興工業(yè)應(yīng)用的快速發(fā)展，對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)來提高測量的精度。這些優(yōu)勢使得基于量子效應(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)色心是一種點缺陷，作為一種有前途的高靈敏度固態(tài)磁場傳感器被廣泛研究。近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所傳感技術(shù)國家重點實驗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，通過標(biāo)準(zhǔn)的微加工工藝實現(xiàn)。與微加工兼容的光學(xué)導(dǎo)入與熒光收集結(jié)構(gòu)的光子探測效率達(dá) 66%，在 0–400 A的測量范圍內(nèi)，最低檢測限為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)合實現(xiàn)了具有電流隔離的高精度寬范圍直流感測，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，在電動汽車、智能電網(wǎng)等多個關(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。
參考來源： 上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
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