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1. WO2021078684 - PROCESSES, APPARATUSES AND SYSTEM FOR MEASURING A MEASURED VARIABLE

Publication Number WO/2021/078684
Publication Date 29.04.2021
International Application No. PCT/EP2020/079366
International Filing Date 19.10.2020
IPC
G01N 21/64 2006.01
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
21Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using infra-red, visible or ultra-violet light
62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
63optically excited
64Fluorescence; Phosphorescence
G01R 33/00 2006.01
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
33Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
G01N 22/00 2006.01
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
22Investigating or analysing materials by the use of microwaves
CPC
G01N 21/6408
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
21Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
63optically excited
64Fluorescence; Phosphorescence
6408with measurement of decay time, time resolved fluorescence
G01N 21/6489
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
21Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
63optically excited
64Fluorescence; Phosphorescence
6489Photoluminescence of semiconductors
G01N 22/00
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
22Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
G01N 2201/067
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
2201Features of devices classified in G01N21/00
06Illumination; Optics
067Electro-optic, magneto-optic, acousto-optic elements
G01N 2201/0691
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
2201Features of devices classified in G01N21/00
06Illumination; Optics
069Supply of sources
0691Modulated (not pulsed supply)
G01N 24/10
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
24Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
10by using electron paramagnetic resonance
Applicants
  • CARL ZEISS AG [DE]/[DE]
  • TTI - TECHNOLOGIE-TRANSFER-INITIATIVE GMBH AN DER UNIVERSITÄT STUTTGART [DE]/[DE]
Inventors
  • TRAUTMANN, Nils
  • VOGL, Ulrich
  • WRACHTRUP, Jörg
  • STÖHR, Rainer
Agents
  • STICHT, Andreas
Priority Data
10 2019 128 932.725.10.2019DE
Publication Language German (DE)
Filing Language German (DE)
Designated States
Title
(DE) VERFAHREN, VORRICHTUNGEN UND SYSTEM ZUM MESSEN EINER MESSGRÖSSE
(EN) PROCESSES, APPARATUSES AND SYSTEM FOR MEASURING A MEASURED VARIABLE
(FR) PROCÉDÉS, DISPOSITIFS ET SYSTÈME POUR MESURER UNE GRANDEUR DE MESURE
Abstract
(DE)
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren, Vorrichtungen und Systeme zum Messen einer Messgröße zu verbessern. Hierfür wird in einem Messverfahren eine Messgröße basierend auf einem NV-Zentrum als Quantensensor gemessen. Das NV-Zentrum weist mehrere Quantenzustände auf und ist mittels eines Anregungslichts abhängig von einer Besetzung eines der Quantenzustände optisch in wenigstens einen angeregten Zustand der Quantenzustände anregbar. Der wenigstens eine angeregte Zustand kann zumindest unter Emission von Emissionslicht des NV-Zentrums zerfallen. Im Messverfahren wird das NV-Zentrum mit dem Anregungslicht bestrahlt, wobei das Anregungslicht eine zeitlich periodische Modulation aufweist und wobei eine jeweilige Besetzungswahrscheinlichkeit und/oder eine jeweilige Lebensdauer der Quantenzustände von der Messgröße und dem Anregungslicht abhängt. Zwischen dem Emissionslicht des NV-Zentrums und der Modulation des Anregungslichts wird eine Phasenverschiebung bestimmt und basierend darauf ein Messwert für die Messgröße.
(EN)
It is an object of the invention to improve processes, apparatuses and systems for measuring a measured variable. To this end, a measured variable is measured in a measuring process on the basis of an NV center as a quantum sensor. The NV center has a plurality of quantum states and is optically excitable on the basis of an occupancy of one of the quantum states into at least one excited state of the quantum states by means of an excitation light. The at least one excited state can decay at least with emission of emission light of the NV center. In the measuring process, the NV center is irradiated by the excitation light, the excitation light having a time periodic modulation, and a respective occupancy probability and/or a respective lifetime of the quantum states depending on the measured variable and the excitation light. A phase shift is determined between the emission light of the NV center and the modulation of the excitation light and a measurement value for the measured variable is determined on the basis thereof.
(FR)
L’invention concerne des procédés, des dispositifs et un système pour mesurer une grandeur de mesure. Un objectif de cette invention est d’améliorer des procédés, des dispositifs et des systèmes pour mesurer une grandeur de mesure. À cet effet, au cours d’un procédé de mesure, l’on mesure une grandeur de mesure sur la base d’un centre NV en tant que capteur quantique. Le centre NV présente plusieurs états quantiques et peut être excité au moyen d’une lumière d’excitation en fonction d’une occupation d’un des états quantiques, optiquement dans au moins un état d’excitation des états quantiques. Cet état d’excitation peut disparaître au moins sous l’effet de l’émission d’une lumière d’émission du centre NV. Au cours du procédé de mesure, le centre NV est exposé à la lumière d’excitation, cette lumière d’excitation présentant une modulation temporellement périodique. En outre, une probabilité d’occupation respective et/ou une durabilité respective des états quantiques dépend(ent) de la grandeur de mesure et de la lumière d’excitation. Un décalage de phase est déterminé entre la lumière d’émission du centre NV et la modulation de la lumière d’excitation et utilisé pour déterminer une valeur de mesure pour la grandeur de mesure.
Also published as
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