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Magnicon的集成式双级电流传感器C70M116W在在核磁共振力显微镜中使用玻尔兹曼极化成像的可行性（Feasibility of imaging using Boltzmann polarization in nuclear Magnetic Resonance Force Microscopy）的应用介绍： 磁共振力显微镜（MRFM）是一种技术，它将磁共振协议与超灵敏悬臂梁相结合，以测量极少数量的自旋所施加的力，具有以纳米分辨率成像生物样品的巨大潜力13。在过去的20年里，朝着这一目标迈出了巨大的步伐，取得了一些里程碑式的进展，包括检测到单个电子自旋4、空间分辨率为4 nm5的烟草花叶病毒的磁共振成像，以及最近展示的用于成像聚苯乙烯lm6的低于2 nm的一维切片厚度。实验通常通过调节与悬臂梁共振的样品磁化强度来进行，然后测量振荡幅度（基于力）或频移（基于力梯度）的结果变化。 基于力的实验和基于力梯度的实验都有一些严重的技术缺陷，主要与自旋系综的循环反转有关。为了对磁化强度进行相干操纵，需要几个mT量级的交替磁层7,8。与这些磁层的产生相关的耗散是显著的，并且阻止了在毫开尔文温度下进行实验，即使对于低占空比MRMF协议，如循环CERMIT9,10。此外，在信号检测期间磁化强度连续反转的要求意味着只有长78910的样品旋转框架自旋晶格弛豫时间T1是合适的。 对于原子核的成像，以前的实验几乎完全集中在测量自旋系综的统计极化上。然而，使用玻尔兹曼极化代替的可能性将大大提高测量的准确性，因为平均N倍会提高功率信噪比（信噪比）为基于玻尔兹曼测量的N倍，而统计极化信号为N倍。已经有基于玻尔兹曼极化的MRFM实验，例如为了测量原子核9、11、12的弛豫时间，但是这些实验缺乏与统计实验相当的空间分辨率成像所需的体积灵敏度。 在这项工作中，我们通过检测饱和实验引起的频移来测量铜样品在21 mK温度下的玻尔兹曼极化。我们推导了适用于典型MRFM实验的布洛赫方程的时间相关解，得到了一个简明的方程，说明通谐振自旋和通谐振自旋对射频脉冲的非平衡响应。我们应用这个方程来证明我们能够测量0.1 mHz噪声范围内谐振器的频移。此外，我们证明我们可以使用悬臂梁的高模作为交变场的源，以便产生所需的射频元件，以最小的耗散饱和自旋的磁化13。这些结果表明，基于玻尔兹曼极化的成像是可能的，允许在毫开尔文温度下进行第一次MRFM成像实验，低至10 mK，并使用磁头几何形状，而不是更常见的样品尖端几何形状。我们通过使用当前实验的规格来计算基于测量玻尔兹曼极化的质子成像实验的分辨率来证实这一说法。 |
