Tilpasning af magnetometre til støjende, fysisk krævende miljøer

Forskere måler rutinemæssigt magnetiske felter for bedre at forstå en bred vifte af naturfænomener, herunder geologiske bevægelser, solblusser, neuronal kommunikation i hjernen, og kemiske processer i molekylær skala.

Mange state-of-the-art magnetiske feltmålinger udføres i afskærmede miljøer med omhyggeligt kontrollerede forhold. Alligevel er betydelige fremskridt inden for magnetometerfølsomhed også blevet ledsaget af seriøse forsøg på at bringe disse magnetometre ind i udfordrende arbejdsmiljøer.

I AVS kvantevidenskab , forskere fra University of Washington, Johannes Gutenberg-Universitatet, og University of California, Berkeley giver et overblik over, hvordan forskersamfundet har opnået disse følsomme målinger i ekstreme miljøer såvel som uden for stærkt kontrollerede miljøer. Forskerne diskuterer måder, hvorpå forskellige overvejende optisk pumpede magnetometerteknologier er blevet tilpasset til brug i en lang række støjende og fysisk krævende miljøer.

"Du vil se nogle billeder og diskussion af magnetometer-installationer, som ikke almindeligvis ses i standard videnskabelige tidsskriftsartikler, "sagde forfatteren Kai-Mei Fu." Vi ville fremhæve alle de ting, der kan gå 'galt' for at motivere indsættelsen af ​​de værktøjer og tricks, som samfundet har udviklet for at afbøde disse udfordringer. "

Mens magnetometre med høj følsomhed er attraktive til måling af minutsignaler, eksperimentatorer skal også kæmpe med det miljø, hvori målingen skal foretages.

Forskerne udforsker relevante magnetiske støjkilder, der er allestedsnærværende i laboratoriet, Mark, og bymiljøer, såsom en bil der passerer eller en elevator i bevægelse. Forskerne udforsker de almindelige teknikker til at forbedre signalet og reducere støjen, kaste lys over nye hybridsensorer, hvor det kan være særligt nyttigt at korrelere forskellige sensormodaliteter, når de håndterer udfordrende miljøer.

Forskerne undersøger de fysiske udfordringer, der præsenteres i praktiske, højfølsom magnetometri, især på et af de største områder inden for magnetometri, studiet af materialer. For disse undersøgelser, sensorer skal kunne fungere i ekstreme temperaturer, fra ekstrem varme til kryogen kulde, og i tryk, der spænder fra meget højt til meget lavt.

De udforsker også magnetometri på celleniveau, fordi der er opstået betydelig interesse for brugen af ​​magnetometri til at studere biologiske processer og biomolekylære strukturer af levende organismer, inklusive magnetometri af hjernen, nerver, og muskler.

"Den nuværende bredde af applikationer i optisk pumpede magnetometre er virkelig enorm - fra overvågning af magnetiske forstyrrelser i det nære rum til at detektere neural aktivitet, " sagde Fu. "Vi håber, at denne anmeldelse vil give læseren et sæt generelle og specifikke ideer til, hvordan man kan imødekomme forskellige forskellige udfordringer, der opstår i vejen for virkelige præcisionsmagnetiske eller andre målinger."