一种芯片级金刚石NV^-色心磁成像装置及成像方法

摘要

本发明公开了一种芯片级金刚石NV^-色心磁成像装置及成像方法，实现物体二维表面的超精细磁场成像，如生物细胞的磁图像。该方法通过激光脉冲和微波脉冲的极化，在外磁场中的金刚石的NV^-色心中产生的荧光，再次利用激光脉冲产生荧光，两次荧光的差分结果能反映NV^-色心所处的磁场强度，实现磁场信息到光学信息的转换，再利用纳米级凸透镜组和分布式光学成像单元将光学信号转化为电信号。该方法还涉及一种封装方法将整个系统封装芯片量级，包括温度控制和电磁屏蔽。在生物医学研究以及医疗诊断等领域有着重要的应用价值。

主权项

一种芯片级金刚石NV^‑色心磁成像装置，其特征在于：包括外部封装环境(2)、含有NV^‑色心的金刚石(3)、微波(4)、激光器(5)及激光脉冲开关(12)、二向色滤光膜(6)纳米凸透镜(7)组、分布式光学成像单元(9)、偏置磁场(10)和极化激光(11)；一层二向色滤光膜(6)制作在含有NV^‑色心的金刚石(3)下表面，该二向色滤光膜(6)能阻隔532nm的极化激光(11)，使637nm荧光(8)透过；含有NV^‑色心的金刚石(3)上表面与待测样品(1)接触，偏置磁场(10)提供外加磁环镜；激光器(5)和激光脉冲开关(12)将极化激光(11)调制成脉冲激光，并和微波(4)分别从侧面进入含有NV^‑色心的金刚石(3)，极化NV^‑色心并实现检测，同时含有NV^‑色心的金刚石(3)下表面通过纳米凸透镜(7)组放大NV^‑色心产生的荧光(8)，荧光(8)射入分布式光学成像单元(9)成像输出，除含有NV^‑色心的金刚石上表面，均利用外部封装环境(2)与外界隔离，实现控温与电磁隔离。