申请/专利权人：中国科学技术大学

申请日：2021-06-30

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN113466279B

主分类号：G01N24/00

分类号：G01N24/00;G01N21/64

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2021.10.26#实质审查的生效;2021.10.01#公开

摘要：本发明提供了一种宽场超分辨自旋磁成像装置，包括：感测探头模块，体内有多个自旋感测单元，所述自旋感测单元即NV色心的金刚石样品；空间位置调节模块，用于调整所述金刚石样品的空间位置；荧光收集成像模块，用于对所述自旋感测单元发出的荧光进行空间成像；激发光产生模块，用于产生空间分布均匀的激光脉冲以激发所述自旋感测单元；微波磁场模块，用于产生均匀偏置磁场和均匀微波场，调控NV自旋能级以及操控NV色心量子态演化；梯度磁场模块，用于产生梯度磁场，控制NV色心量子叠加态演化；数据和算法处理模块，包含GPU运算单元的计算机工作站，用于进行实验控制和数据处理。

主权项：1.一种宽场超分辨自旋磁成像装置，其特征在于，包括：感测探头模块，体内有多个自旋感测单元，所述自旋感测单元即NV色心的金刚石样品；空间位置调节模块，用于调整所述金刚石样品的空间位置；荧光收集成像模块，用于对所述自旋感测单元发出的荧光进行空间成像；激发光产生模块，用于产生空间分布均匀的激光脉冲以激发所述自旋感测单元；微波磁场模块，用于产生均匀偏置磁场和均匀微波场，调控NV自旋能级以及操控NV色心量子态演化；梯度磁场模块，用于产生梯度磁场，控制NV色心量子叠加态演化；所述梯度磁场模块包括梯度磁场波形产生装置、梯度磁场电流输出装置、微梯度线圈；通过梯度磁场波形产生装置产生梯度磁场波形，波形信号控制梯度磁场电流输出装置产生相同波形的电流信号，电流信号输入微梯度线圈，在微梯度线圈围成的区域内产生梯度磁场；其中，所述梯度磁场波形产生装置包括任意波发生器，所述梯度磁场电流输出装置包括压控电流源，其中，两个任意波发生器产生独立的梯度磁场波形，分别经过两个压控电流源，在微梯度线圈中产生两路独立的电流，然后产生两路独立的梯度磁场；每一路电流流入一对平行线圈，使用串联的连接方式使得平行线圈中流入的电流大小相等，在平行线圈的中心产生梯度均匀的梯度磁场，其中，两路梯度磁场梯度在金刚石感测探头平面产生互相垂直的磁场梯度；数据和算法处理模块，包含GPU运算单元的计算机工作站，用于进行实验控制和数据处理；所述数据和算法处理模块的数据处理方式如下：1选择特定像素，取出其采集到的k空间编码数据，通过快速傅里叶变换将k空间数据转换为实空间数据；2比对相邻像素的实空间数据，挑选重复出现的实空间信号，将重复信号写入等效的k空间编码视野的相应位置，该位置由像素位置计算得出；3由选择测量区域时标定像素与空间0磁场的相对位置，以及由相邻像素中重复的实空间信号的位置变化趋势确定等效0磁场位置；4遍历荧光收集系统中的所有像素，重复12步骤，得到宽视野下的高分辨率的实空间信号；5实空间信号包含幅度和相位，通过幅度信息确定空间位置，相位信息确定磁场大小，从而得到高分辨率的磁成像图；其中，采用了图像拼接算法，用于消除各个像素实空间图像的混叠，唯一确定NV色心的空间位置。

全文数据：

权利要求：

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