[发明专利]一种提高金刚石带负电NV色心检测信噪比的方法

权利要求书

1.一种提高金刚石带负电NV色心检测信噪比的方法，其特征在于，包括在金刚石带负电NV色心传感测量的检测过程中采用指数波形脉冲激光作为检测脉冲照射金刚石样品中的带负电NV色心以抑制光子散粒噪声来提高金刚石带负电NV色心的检测信噪比；

所述指数波形脉冲具有以下函数表达式：

式中power(t)为检测激光功率，t为时间，a为波形初始功率，b为波形结束功率，T为脉冲宽度，a＞b。

2.根据权利要求1所述的提高金刚石带负电NV色心检测信噪比的方法，其特征在于，所述检测信噪比通过以下公式确定：

式中SNRsimple为所述检测信噪比，Smax为所述带负电NV色心的电子全部布居在基态的自旋投影量子数m_s＝0时雪崩光电二极管APD从所述带负电NV色心接收到的荧光光子数，Smin为所述带负电NV色心的电子全部布居在基态的自旋投影量子数m_s＝±1时雪崩光电二极管APD从所述带负电NV色心接收到的荧光光子数。

3.根据权利要求2所述的提高金刚石带负电NV色心检测信噪比的方法，其特征在于，当m_s＝0时，所述Smax代表荧光信号功率最强，当m_s＝±1时，所述Smax代表荧光信号功率最弱。

4.根据权利要求2所述的提高金刚石带负电NV色心检测信噪比的方法，其特征在于，当荧光信号到达所述雪崩光电二极管APD被吸收时，所述雪崩光电二极管APD在每个时间点收集的荧光光子数满足泊松分布，所述泊松分布的期望值等于方差，即所述近似等于所述为标准检测信噪比SNR，σ_max代表荧光信号最强时对应的荧光信号标准差，σ_min代表荧光信号最弱时对应的荧光信号标准差。

5.根据权利要求1所述的提高金刚石带负电NV色心检测信噪比的方法，其特征在于，所述指数波形脉冲激光采用波长短于零声子线ZPL的637nm脉冲激光。

6.根据权利要求1所述的提高金刚石带负电NV色心检测信噪比的方法，其特征在于，所述带负电NV色心在激光将基态电子激发到激发态后，有一部分电子直接从激发态回到基态，并伴随着一个红色波段的光子输出，另一部分则通过亚稳态系间窜越ISC释放出1042nm的红外辐射，电子在激发态中自旋投影量子数m_s＝±1时通过ISC过程往基态跃迁的几率大于电子从激发态中自旋投影量子数m_s＝0时通过ISC过程跃迁的几率，当电子在自旋投影量子数m_s＝±1的基态中有布居数时，将电子泵浦到激发态后，电子回落到基态时产生的荧光光子数将少于电子只在自旋投影量子数m_s＝0的基态中布居时产生的荧光光子数，利用雪崩光电二极管APD检测所述带负电NV色心荧光产生的亮度即可检测初始电子在基态m_s＝0中与m_s＝±1中的占比。