Probing spatial distribution of nitrogen vacancy (NV-) color centers in diamond

Centrum barwne azot-wakancja (NV-) jest unikalnym defektem sieci krystalicznej diamentu, który cechują liczne właściwości optyczne. Jednymi z podstawowych technik pozwalającymi na scharakteryzowanie tych struktur są spektroskopia fluorescencyjna oraz optycznie rejestrowany rezonans magnetycznego (ODMR). Centra NV- z powodu swoich właściwości przyciągają uwagę naukowców z licznych dziedzin w tym również biologii oraz medycyny.W ramach pracy przeprowadzono modernizację układu doświadczalnego, którego główny element stanowił mikroskop o konstrukcji zbliżonej do mikroskopu konfokalnego. Wprowadzone zostały precyzyjne elementy mechaniczne, które umożliwiły na dokładne regulowanie położenia próbek znajdujących się na stoliku manipulacyjnym. Dodatkowo opracowano program w środowisku LabVIEW, który sterował pomiarem według zadanych parametrów. Efektem pracy było uzyskanie dokładnych map fluorescencji różnego rodzaju próbek diamentowych. Tego typu obrazy dostarczyły istotnych, ilościowych informacji o rozkładach i koncentracji centrów barwnych NV- na powierzchni obrazowanych obiektów.

The nitrogen-vacancy deffect (NV-) colour center is a unique effect of a diamond structure characterized by numerous optical properties. Some of the fundamental techniques allowing the characterization of these structures is Fluorescent Spectroscopy and Optically Detected Magnetic Resonance (ODMR). Because of their properties, the NV- colour centers attract the attention of scientists in various fields, including biology and medicine. As a part of this research, a modernisation of an experimental system was performed. The main element of this system was a microscope, the construction of which was similar to that of a confocal microscope. Precise mechanical elements were introduced, which allowed for an exact regulation of the positions of samples on the manipulation table. Additionally, a program in the LabVIEW environment was developed, which directed the measurement according to given parameters. The result of this research was obtaining exact fluorescent maps of various types of diamond samples. This type of images provided significant, quantitative information about the distributions and the concentration of the NV- colour centers on the surface of the observed objects.