[发明专利]一种探头装置以及磁力计

说明书

本申请提供了一种探头装置以及磁力计。所述探头装置包括：激光器，用于输出激光信号；金刚石样品，所述金刚石样品内含NV色心，用于基于所述激光信号形成荧光信号；微波辐射模块，用于在所述金刚石样品区域产生微波辐射场，所述微波辐射场用于使得所述荧光信号携带磁场信息；激光监测模块，用于监测所述激光器的激光功率；荧光监测模块，用于监测所述荧光信号。本申请技术方案提供的探头装置以及磁力计，降低了装置的体积以及功耗，进而提高了集成度和可靠性，并降低甚至消除激光功率噪声的影响。

技术领域

本申请涉及磁场测量领域，更具体的说，涉及一种探头装置以及磁力计。

背景技术

NV色心是金刚石中的一种点缺陷，其电子自旋对外磁场变化十分敏感，因此现有技术基于此原理设计并制作磁测量传感器，即NV色心磁传感器。NV色心磁传感器作为一种高灵敏度的量子磁传感器，理论上能够实现飞特斯拉量级的磁场测量灵敏度，同时还具有能够在室温大气、极端压力和广泛温区环境下工作的特点。NV色心磁传感器在工业探伤、导航测磁、地址勘探等领域有着广泛的应用前景。

现有技术中对于NV色心磁传感器的搭建还处于利用现成商用产品进行组装的阶段，系统中光学组件、读出探测器、微波系统等组织松散，造成NV色心磁传感器体积和功耗较大，设备鲁棒性差，不利于应用，进而影响以NV色心磁传感器为基础的磁力计。另外，NV色心磁传感器中的激光光源产生的噪声会影响磁场测量灵敏度。因此，如何设计出高集成度和高可靠性的NV色心磁传感器，以及如何消除噪声的影响，成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种探头装置以及磁力计，降低了装置的体积和功耗，提高了集成度和可靠性，降低甚至消除了激光功率噪声的影响。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请第一方面提供了一种探头装置，包括：

激光器，用于输出激光信号；

金刚石样品，所述金刚石样品内含NV色心，用于基于所述激光信号形成荧光信号；

微波辐射模块，用于在所述金刚石样品区域产生微波辐射场，所述微波辐射场用于使得所述荧光信号携带磁场信息；

激光监测模块，用于监测所述激光器的激光功率；

荧光监测模块，用于监测所述荧光信号。

可选的，还包括：基板，具有相对的第一表面和第二表面；

所述微波辐射模块位于所述第一表面；

所述金刚石样品位于所述微波辐射模块背离所述基板的一侧表面；

所述荧光监测模块位于所述金刚石样品背离所述基板的一侧；

所述激光监测模块位于所述第一表面，且与所述金刚石样品的侧壁抵接。

可选的，所述荧光检测模块包括：位于所述金刚石样品背离所述基板一侧的第一滤波片，以及位于所述第一滤波片背离所述金刚石样品一侧表面的第一传感器；

其中，所述第一滤波片用于滤除所述激光信号，通过所述荧光信号；所述第一传感器用于接收经所述第一滤波片入射的所述荧光信号。

可选的，所述激光监测模块包括：与所述金刚石样品的侧壁抵接的第二滤波片，以及位于所述第二滤波片背离所述金刚石样品一侧表面的第二传感器；

其中，所述第二滤波片用于滤除所述荧光信号，通过所述激光信号；所述第二传感器用于接收经所述第二滤波片入射的所述激光信号。

可选的，所述第一传感器和所述第二传感器均为光电传感器，用于将所述激光信号以及所述荧光信号转换为电流电信号；