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美研究機(jī)構(gòu)開發(fā)超高靈敏度電磁傳感器

發(fā)布時(shí)間:2007-12-04 作者: 來(lái)源: 瀏覽:745


     美國(guó)研究機(jī)構(gòu)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(NIST)宣布試制出了尺寸為70femto Tesla(fT:10-15T)、可檢測(cè)出極微弱的磁通密度的電磁傳感器。

  NIST介紹說(shuō)此次的電磁傳感器的特點(diǎn)是:在具有與超導(dǎo)電磁傳感器SQUID(Super Conducting Quantum Interferece Device)相匹敵的高靈敏度的同時(shí),還實(shí)現(xiàn)了低耗電,靠1節(jié)5號(hào)干電池即可工作;傳感器的尺寸非常小,與米粒相當(dāng);有望通過(guò)使用MEMS技術(shù)進(jìn)一步降低制造成本。這樣一來(lái),便有望應(yīng)用于從頭蓋骨外側(cè)檢測(cè)腦部活動(dòng)狀態(tài)的腦磁圖(MEG)以及檢測(cè)心臟活動(dòng)的心磁圖(MCG)等。 


  試制的電磁傳感器由輸出功率僅數(shù)mW的紅外線激光器元件、尺寸僅3mm×2mm×1mm的小型容器構(gòu)成。容器中封裝了含有1萬(wàn)億個(gè)銣(Rb)氣體。通過(guò)測(cè)定激光通過(guò)氣體時(shí)的吸光度,來(lái)判斷磁通密度的強(qiáng)度。70fT的強(qiáng)度大小約為地磁的一億分之一。3~40fT的SQUID的磁靈敏度尚不清楚,不過(guò)單位體積的性能要高于SQUID?!巴ㄟ^(guò)今后的改進(jìn)還能開發(fā)出10fT級(jí)的產(chǎn)品”(NICT)。 


  磁性檢測(cè)原理為“SERF(Spin-exchange Relaxation Free)”。利用了銣等氣體的旋轉(zhuǎn)構(gòu)成的磁場(chǎng)獲得離散能級(jí)、通過(guò)激光等發(fā)生狀態(tài)變化這一原理。一般來(lái)說(shuō),構(gòu)成氣體的原子或分子呈不規(guī)則運(yùn)動(dòng)、不斷碰撞,不過(guò)“弱磁場(chǎng)中溫度為150℃時(shí),在10ms的較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),原子之間不會(huì)相互碰撞,而是呈現(xiàn)某種整體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”。


 

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