KIP-Veröffentlichungen

Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung des Versuchsaufbaus einer aktiven Magnetfeldkontrolle basierend auf Stickstoff-Fehlstellen Zentren in Diamant. Magnetfeldstärken wurden mit der Methode der optisch detektierten Magnetresonanz gemessen. Wir fanden heraus, dass Magnetfeldmessungen mit Stickstoff-Fehlstellen Zentren über einen großen Bereich an Magnetfeldstärken realisierbar sind ohne an Präzision zu verlieren. Diese Methode der Magnetfeldmessung ermöglichte es, Magnetfeldstärken mit einer Präzision von einigen zehn mG zu messen. Durch die Implementierung eines Lock-in Verstärkers in den Versuchsaufbau konnte ein Fehlersignal erzeugt werden, welches zur Magnetfeldkontrolle gebraucht wird. Mit dieser Kontrolle konnten Magnetfeldstärken mit einer Bandbreite von 5-10 Hz und einer Stabilität von etwa 10 mG geregelt werden. Die Bestandteile des Versuchsaufbaus, die die Präzision und die Bandbreite limitierten, konnten identifiziert werden und geben damit eine Grundlage für einige Optimierungen, die es möglich machen, diese Art der Magnetfeldkontrolle für Experimente mit ultrakalten Quantengasen zu nutzen.

This thesis presents the design and implementation of an active magnetic field control setup based on nitrogen vacancy centers in diamond. Magnetic field strengths have been measured using optically detected magnetic resonance techniques. We found that nitrogen vacancy center magnetometry is feasible over a wide range of magnetic field strengths without losing precision. The setup made it possible to measure field strengths with a precision of several ten mG. Implementing a lock-in amplifier enabled the production of an error signal that was fed to a control loop. With this control, magnetic fields were controlled with a bandwidth of 5-10 Hz and a stability of approximately 10 mG. The key parts of the setup that limit the precision and the bandwidth were identified to allow for several improvements that will make it possible to use this approach in ultra cold quantum gas experiments.