【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，南郵通信與信息工程學(xué)院的科研團隊在金剛石NV色心量子磁強計的研制上取得了重大突破。團隊首次采用金剛石NV色心固態(tài)量子體系實現(xiàn)了0.01 T– 1.5T磁場范圍的量子精密測量。
 

　　金剛石NV色心量子磁強計
 

　　金剛石NV(nitrogen vacancy)色心量子磁強計是一個超精密的測量工具，一把磁場強度的精密尺子，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高端磁性材料、集成電路測試、醫(yī)療影像裝備研發(fā)和物理量計量、新能源碳計量等領(lǐng)域，目前已有華為、海思、中興、國家電網(wǎng)、中國鋼研、計量機構(gòu)等企業(yè)應(yīng)用。
 

金剛石NV色心量子磁強計
 

　　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，在工業(yè)磁測量，醫(yī)療影像裝備研發(fā)和集成電路測試等前沿應(yīng)用領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。這一創(chuàng)新成果標志著我國在量子磁測量領(lǐng)域邁出了堅實的一步，在計量量子化時代，助力磁場計量的扁平化，有望為先進制造業(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量分析提供了共性支撐技術(shù)，對提升我國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)院該科研團隊指導(dǎo)的學(xué)生團隊在第十四屆挑戰(zhàn)杯大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽江蘇省選拔賽中，經(jīng)過激烈角逐，在317個參賽項目中脫穎而出，獲得該賽事金獎。
 

金剛石NV色心量子磁強計校準現(xiàn)場圖
 

　　中國計量科學(xué)研究院是中國權(quán)威計量機構(gòu)之一，在計量業(yè)內(nèi)有廣泛的影響力。金剛石NV色心量子磁強計嚴格遵循JJF1832-2020磁強計校準規(guī)范，經(jīng)過中國計量科學(xué)研究院的嚴格校準，確保了測量結(jié)果的精度。經(jīng)PT2025校準后，磁強計在1.0–1.5T范圍的準確度優(yōu)于13 ppm，這一精度水平在國際上首次被報道，與磁場計量的黃金標準——Metrolab PT系列核磁共振磁強計相媲美。與PT系列核磁共振磁強計不同，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色心量子磁強計單一探頭就能夠覆蓋0.01 T至1.5T的連續(xù)磁場范圍，這大大簡化了測量過程并提高了效率，延伸拓展了核磁共振磁強計的測量范圍。
 

　　金剛石NV色心量子磁強計空間分辨率達到微米尺寸，而全球知名的瑞士Metrolab公司的PT2025型核磁共振磁強計探頭尺寸為毫米尺度，對待測磁場的梯度有嚴苛的要求，通常要求小于1000 ppm/cm。金剛石NV色心量子磁強計由于磁場敏感核心物質(zhì)只有微米尺寸，有望解決大磁場梯度缺乏量子計量技術(shù)的難題。團隊已成功實現(xiàn)單個圓柱永磁體表面磁場強度的自溯源顯微測量。
 

高端釤鈷永磁體表面磁場顯微自溯源測量
 

　　南郵量子精密測量團隊長期從事量子精密測量技術(shù)方法學(xué)研究和實驗系統(tǒng)開發(fā)，探索量子精密測量在芯片測試、磁性材料顯微測試表征和磁場計量等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用。此項成果是南京郵電大學(xué)Peter Grünberg研究中心科研團隊數(shù)十年如一日的研究積累之一，該成果得到國家重點研發(fā)計劃和基礎(chǔ)加強計劃技術(shù)領(lǐng)域基金支持。