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1. (WO2016139419) METHOD AND DEVICE FOR VERY HIGH SENSITIVITY ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY
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Pub. No.: WO/2016/139419 International Application No.: PCT/FR2016/050467
Publication Date: 09.09.2016 International Filing Date: 02.03.2016
IPC:
G01N 24/10 (2006.01) ,G01R 33/60 (2006.01)
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
24
Investigating or analysing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
10
by using electron paramagnetic resonance
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
R
MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
33
Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
20
involving magnetic resonance
60
using electron paramagnetic resonance
Applicants:
COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES [FR/FR]; 25 rue Leblanc, Immeuble "Le Ponant D" 75015 Paris, FR
Inventors:
BERTET, Patrice; FR
MOELMER, Klaus; DK
Agent:
DELUMEAU, François; FR
Priority Data:
155178603.03.2015FR
Title (EN) METHOD AND DEVICE FOR VERY HIGH SENSITIVITY ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY
(FR) PROCEDE ET DISPOSITIF DE SPECTROSCOPIE DE RESONANCE DE SPIN ELECTRONIQUE DE TRES HAUTE SENSIBILITE.
Abstract:
(EN) The device for detecting and characterising electron spins in a sample (201) comprises an electromagnetic microresonator (202), having a resonant frequency cor in the microwave range and a quality factor Q and into which the sample (201) is inserted; a device for creating a magnetic field B0 in the sample (201) for bringing a spin transition frequency cos into resonance with the resonant frequency cor, such that cos = yB0, where γ is a gyromagnetic factor of the spins; a spin detection device receiving signals from the electromagnetic microresonator (202) associated with the sample (201) and comprising at least one low-noise amplifier operating at a temperature of between 1 and 10 K and a series of amplifiers and a demodulator operating at ambient temperature. The electromagnetic microresonator (202) is made from superconducting metal and is produced on the nanometre scale, comprising an active area formed by a substantially parallelepiped constriction (220), with a thickness of between 8 and 30 nm, a width of between 10 and 500 nm and a length of between 100 and 5000 nm. The device has improved sensitivity and allows samples of a very small size to be analysed.
(FR) Le dispositif pour la détection et la caractérisation de spins électroniques dans un échantillon (201) comprend un micro-résonateur électromagnétique (202), ayant une fréquence de résonance cor dans le domaine micro-onde et un facteur de qualité Q et dans lequel est inséré l'échantillon (201); un dispositif de création d'un champ magnétique B0 dans l'échantillon (201) pour amener à résonance avec la fréquence de résonance cor une fréquence cos de transition des spins, telle que cos=yB0, où γ est un facteur gyromagnétique des spins; un dispositif de détection de spins recevant des signaux du micro-résonateur électromagnétique (202) associé à l'échantillon (201) et comprenant au moins un amplificateur bas-bruit fonctionnant à une température comprise entre 1 et 10 K et une série d'amplificateurs et un démodulateur fonctionnant à température ambiante. Le micro-résonateur électromagnétique (202) est en métal supraconducteur et est réalisé à l'échelle nanométrique en comprenant une zone active constituée par une constriction (220) essentiellement parallélépipédique, avec une épaisseur comprise entre 8 et 30 nm, une largeur comprise entre 10 et 500 nm et une longueur comprise entre 100 et 5000 nm. Le dispositif présente une sensibilité améliorée et permet l'analyse d'échantillons de très petite taille.
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Publication Language: French (FR)
Filing Language: French (FR)
Also published as:
FR3033413EP3265790US20180045795