[发明专利]测量装置和测量方法

说明书

磁共振构件(1)是配置在被测量交流物理场内且能够在规定的量子系统中进行量子操作的构件，线圈(2)和高频电源(3)对该磁共振构件(1)施加微波的磁场，照射装置(4)对该磁共振构件(1)照射光，检测装置(5)从该磁共振构件(1)检测与被测量交流物理场对应的物理现象；然后，测量控制部(21)执行规定多次的直流物理场测量序列，在各个直流物理场测量序列中，确定由检测装置(5)检测到的物理现象的检测值，运算部(22)根据与多次的直流物理场测量序列对应的检测值，运算被测量交流物理场的特定期间部分的测量结果。

技术领域

本发明涉及测量装置和测量方法。

背景技术

一种磁测量装置，通过利用了电子自旋共振的光学检测磁共振(ODMR；OpticallyDetected Magnetic Resonance)进行磁测量(例如，参照专利文献1)。

在ODMR中，为了自旋亚能级间的激发和光跃迁间的激发，对具有自旋亚能级的能级和光学跃迁的能级的媒质，分别照射高频磁场(微波)和光，由此，利用光信号高灵敏度地检测出基于自旋亚能级间的磁共振的占有数的变化等。通常，基态的电子在利用绿光被激发后，返回基态时发出红光。例如，金刚石结构中的氮和晶格缺陷(NVC；Nitrogen VacancyCenter)中的电子，在通过2.87GHz左右的高频磁场的照射，利用光激发被初始化后，从基态中的三个自旋亚能级中最低的能级(ms＝0)，向基态中的比其高的能量轨道的能级(ms＝±1)跃迁。该状态的电子利用绿光被激发后，以无辐射返回基态中的三个亚能级中最低的能级(ms＝0)，因而发光量减少，由此，通过该光检测，能够获知是否通过高频磁场发生了磁共振。在ODMR中，使用这样的NVC等的光检测磁共振材料。

而且，作为使用了NVC的直流磁场的测量方法，存在有使用了拉姆齐脉冲序列(Ramsey Pulse Sequence)的测量方法。在拉姆齐脉冲序列中，(a)对NVC照射激发光，(b)对NVC施加微波的第一π/2脉冲，(c)从第一π/2脉冲起以规定的时间间隔tt对NVC施加微波的第二π/2脉冲，(d)对NVC照射测量光，并测量NVC的发光量，(e)根据测量到的发光量估算磁通密度。

另外，作为使用了NVC的交流磁场的测量方法，存在有使用了自旋回波脉冲序列(Spin Echo Pulse Sequence)的测量方法。在自旋回波脉冲序列中，(a)对NVC照射激发光，(b)以被测量磁场的相位0度对NVC施加微波的第一π/2脉冲，(c)以被测量磁场的相位180度对NVC施加微波的π脉冲，(d)以被测量磁场的相位360度对NVC施加微波的第二π/2脉冲，(e)对NVC照射测量光，并测量NVC的发光量，(f)根据测量到的发光量估算磁通密度。

如此，在拉姆齐脉冲序列或自旋回波脉冲序列中，利用基于色心中的拉比振荡的电子自旋量子操作而推断被测量磁场。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本专利，特开2012-110489号公报

发明内容

但是，在自旋回波脉冲序列中，当第一π/2脉冲和π脉冲之间的时间间隔以及π脉冲和第二π/2脉冲之间的时间间隔比能够保存被测量物理场的信息的自旋相干时间(Spincoherence time)长时，被测量物理场的信息会消失掉，因此，很难准确地测量长周期的交流磁场等的物理场。

本发明的目的在于获得一种：能够利用规定的量子系统中的量子操作准确地测量长周期的物理场的测量装置和测量方法。