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上海微系統所研制出微型高精度集成鉆石量子電流傳感器
2023年10月09日 11:33:25
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：4126
近日，中國科學院上海微系統與信息技術研究所傳感技術國家重點實驗室制備了基于氮空位(NV)量子色心的微型光電一體化集成鉆石量子電流傳感器。
【化工儀器網 項目成果】電流傳感器也稱磁傳感器，是一種檢測裝置，能感受到被測電流的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為符合一定標準需要的電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
傳統電流傳感器主要用于工業控制和獨立的電壓、電流測量，因此，一般都不標稱與功率測量準確度密切相關的角差指標，因此，不適用于高精度的功率測量。電動汽車、智能電網、高速列車等新興工業應用的快速發展，對高精度的電流傳感器提出了更高要求。與傳統電流傳感器相比，基于量子效應的傳感裝置可以利用量子態操控技術來提高測量的精度。這些優勢使得基于量子效應的電流傳感器在各種應用中具有廣泛的應用前景。
金剛石中帶負電荷的氮空位(NV)色心是一種點缺陷，作為一種有前途的高靈敏度固態磁場傳感器被廣泛研究。近日，中國科學院上海微系統與信息技術研究所傳感技術國家重點實驗室制備了基于氮空位(NV)量子色心的微型光電一體化集成鉆石量子電流傳感器。
該研究發展了集成式鉆石傳感器。這一傳感器的核心元件的尺寸為毫米量級，通過標準的微加工工藝實現。與微加工兼容的光學導入與熒光收集結構的光子探測效率達 66%，在 0–400 A的測量范圍內，最低檢測限為2 mA，并有效利用雙自旋共振調制將溫度漂移降至1.92 ppm℃-1。傳感器設備與磁軛的結合實現了具有電流隔離的高精度寬范圍直流感測，這提高了傳感器的穩定性和可靠性，解決了從研究到應用受到的集成度不足的制約問題，為當前的量子傳感技術提供了新的可能性。這一成果為當前的量子傳感技術提供了穩健且可擴展的平臺，在電動汽車、智能電網等多個關鍵領域擁有良好的應用前景。
相關研究成果Millimeter-Scale Temperature Self-Calibrated Diamond-Based Quantum Sensor for High-Precision Current Sensing于近日發表在Advanced Quantum Technologies上。
參考來源： 上海微系統與信息技術研究所
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