宽场NV显微镜

宽场NV显微镜

Widefield NV microscope

 

宽场NV显微镜是一款基于氮-空位（Nitrogen-Vacancy, NV）色心光探测磁共振（Optically Detected Magnetic Resonance, ODMR）原理的宽场磁显微镜，具有空间分辨率高、视野范围大、可探测磁场动态范围大、成像速度快等特点。

核心参数

成像范围：≥ 1 mm×1 mm

动态范围：100 nT-10 mT

支持磁成像和光学成像

支持磁矩分布重建

配备GPU加速算法

应用领域

地质磁学

陨石剩余磁化的磁场成像和光学成像

地质样本中的剩余磁化强度记录了过去行星磁场的强度和方向。传统上，这种磁化是通过测量尺寸在毫米到厘米的样品净磁矩进行分析。然而地质样品通常在亚毫米尺寸上具有结构和物质的不均匀性，只有小部分铁磁颗粒具有剩余磁化强度，因此需要高空间分辨率、高磁矩灵敏度的成像技术。

宽场NV显微镜通过减少金刚石与样品之间的距离, 能够实现磁矩灵敏度10-16 A·m2的探测，能够应用于地质、磁陨石的探测分析中。

参考文献：Geochem. Geophys. Geosyst. 18, 3254 (2017)

生物医学

肺癌组织荧光成像和磁场成像

传统磁共振成像受限于低灵敏度和低空间分辨率，很难应用于组织水平微米分辨率的成像。宽场NV显微镜结合量子精密测量与免疫磁标记技术，能够实现高分辨率的肿瘤组织磁成像，可用于肺癌等检测。

宽场NV显微镜在生物组织成像上具绝对磁定量、避免背景信号的干扰、磁信号的高稳定性、兼具磁和光多模态成像等优势。

参考文献：PNAS 119, e2118876119 (2022)

芯片检测

FPGA芯片的磁场图像

随着半导体行业的发展，芯片变得越来越复杂，包含了更多的晶体管和多层集成电路，这使得故障分析变得复杂。宽场NV显微镜可用于分析集成电路（ICs）和多层印刷电路板（PCBs）中的2D和3D电流分布检测。

宽场NV显微镜也可用于检测IC中的硬件木马，与神经网络学习方法相结合，可准确地确定每个数据点有无插入木马。

参考文献：Phys. Rev. Appl. 14，014097 (2020)

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