موسسه ی ملی استاندارد و تکنولوژی (NIST) به تازگی، یک مینی مغناطیس سنج جدید ساخته است که به نسبت مغناطیس سنج های چیپ-بیس موجود 1000 برابر حساسیت بیشتری دارد.

این مینی مغناطیس سنج کوچک و ارزان، به دقتی حدود فمتو تسلا دست یافته است که در حوزه ی انحصاری دستگاه های تداخل کوانتومی ابررسانایی به نام SQUID ها که بسیار بزرگ و گران قیمت می باشند، قرار دارد.

محققین NIST با عبور دادن یک لیزر نیمه هادی از درون شیشه ای کوچک به اندازه ی یک دانه ی برنج که حاوی بخار روبیدیم بوده است، به دقت 70 فمتو تسلا در یک پکیج میلی متری دست یافتند. این تیم پیش از این استفاده از مینی مغناطیس سنج را برای ثبت ضربان قلب یک موش بطور عملی نشان داده بود، و نیز انتظار دارند که از مغناطیس سنج در زمینه هائی همچون مگنتوانسفالوگرافی (MEG) ، آشکارسازی امواج مغناطیسی مغز، استفاده شود.

به عنوان مثال، یک کلاه MEG می تواند اسکن های مغزی بلادرنگ، و MRI های کم هزینه ای انجام دهد. به همین ترتیب می تواند برای آشکارسازی فوق حساس مواد منفجره و ترکیبات سمی در فرودگاه ها مورد استفاده قار گیرد.

SQUID ها تنها می توانند به کیفیت تا حدودی بهتری دست یابند، اما نیازمند خنک سازی پر هزینه ای می باشند که موجب بزرگ شدن و گران تر شدن آنها می شود. در حالی که این مینی مغناطیس سنج جدید کوچک بوده و در دمای اتاق براحتی کار می کند.

نکته ی کلیدی حجم کوچک و عملکرد آن در دمای اتاق به شیشه ی کوچک و شفاف حاوی بخار روبیدیم باز می گردد که ابعادی برابر با 3 در 2 در 1 میلی متر دارد. این شیشه ی کوچک حاوی تقریبا 100 میلیارد اتم گاز روبیدیم می باشد که پرتوی ایزر نیمه هادی فروسرخ ارزان قیمتی از درون آن عبور می کند. آشکارساز نیمه هادی IR میزان نور انتقالی را اندازه گیری می کند. در حضور یک میدان مغناطیسی، نور تار و تاریک خواهد شد. هر چه میدان قوی تر باشد، نور بیشتری توسط بخار روبیدیم جذب می شود و نور کمتری باقی خواهد ماند.

مکانیزم تار شدن نور در حضور یک میدان مغناطیسی مربوط به اسپین اتم های روبیدیم می باشد که بطور طبیعی خود را در راستای قطبش پرتوی لیزر قرار می دهند. این امر به نور امکان می دهد تا بدون کاهش عبور کند. اما در حضور یک میدان مغناطیسی ستونی (عمودی) ، اسپین اتم های روبیدیم بر خلاف ذرات پرتوی لیزر می چرخند که موجب کاهش نور می شوند.

محققین NIST در حال حاضر بر روی یک دستگاه رزونانس چهارقطبی هسته ای کار می کنند که از مینی مغناطسی سنج استفاده می کند. این طرح قادر خواهد بود تا اسکن های طیفی برای آشکارسازی موادی همچون ترکیبات نیتروژن در مواد منفجره انجام دهد.

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |