通过量子传感实现的磁场显微成像可以测量物体的独特磁性指纹。这为材料测试或生物医学等各个领域的全新应用打开了大门。

FraunhoferIAF开发了一种创新方法，使用改进的广域磁力计形式的快速相机图像。该系统提供了灵敏度、分辨率和速度的独特折衷。它将于6月27日至30日在慕尼黑举行的QUANTUM2023激光世界上展出，作为弗赖堡量子传感中心的一部分，FraunhoferIAF、IPM和IWM研究所汇集了他们在量子磁力测量领域的专业知识。

弗劳恩霍夫应用固态物理研究所IAF的研究人员已经设法在独特的测量装置中利用基于氮空位(NV)中心的量子传感器技术的巨大潜力。他们的宽场磁力计能够在大范围内快速测量样品的杂散磁场。其高测量精度的特点是分辨率低至纳米范围，并且是绝对可量化的。

这种测量方法开辟了计量学的新途径，适用于(纳米)电子、材料科学或生物医学等各个行业，因为其应用范围广泛，从无机样品到有机样品。

创新的测量系统是在Fraunhofer主导项目QMag的过程中开发的。在该项目的过程中，在FraunhoferIAF、IPM和IWM三个研究所的FraunhoferIAF、IPM和IWM的弗莱堡开发了集中的磁力测量专业知识和基础设施，它们共同构成了弗莱堡量子传感中心。

金刚石磁力测量

宽场磁力测量基于金刚石薄膜中的NV中心，是量子传感中的一种新方法。FraunhoferIAF开发的测量装置使用任意波形发生器(AWG)，它产生微波辐射并触发激光和相机的记录时间窗口，精度为纳秒级。通过使用不同的测量协议，可以实现高度的灵活性和测量精度。

“广域磁力计不仅受益于我们改进的设置，还受益于FraunhoferIAF开发的金刚石板生长过程，我们将其用作传感器，”FraunhoferIAF量子设备业务部副经理JanJeske博士解释说.该研究所生长的基板基于(100)取向、纯净、未掺杂的“IIa”型金刚石，厚度为500μm，面积为4x4mm。该基板长满了薄层，其中用于传感器应用的NV中心靠近样品生成。

宽场磁力计的测量优势

在材料科学中，实验方法用于表征多晶材料，以获得对宏观材料行为的微观理解。这使得更好地了解材料并优化其性能成为可能。然而，目前的方法通常依赖于较长的测量时间和大型实验设施。通常，真空条件或高能粒子也是必要的，这会对样品材料产生不利影响。

基于NV中心的广域磁力测量是一种在室温下运行的替代性非侵入性方法。这为深入了解微观磁场分布开辟了新的可能性，这在材料分析方面具有巨大潜力。该系统不仅限于无机材料样品，对测量环境要求较低的有机样品也可适用。这些测量特性，加上FraunhoferIAF开发的方法的高测量速度，甚至可以进行复杂的测量，例如波动、交变场和交流电(AC)测量——为新的材料分析方法铺平了道路。

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标签：测量量子材料