Квантовый датчик с лазером точно измеряет и слабые, и сильные магнитные поля

Специалисты немецкого института Fraunhofer IAF разработали квантовый датчик магнитного поля, который сочетает высокую чувствительность с широким диапазоном измерений

Датчик построен на алмазе с особыми дефектами — центрами «азот-вакансия» (NV-центрами): в кристалле рядом с атомом азота не хватает атома углерода. Такие дефекты чувствительны к магнитному полю. Обычно их показания считывают по слабому свечению самих дефектов (флуоресценции), а новый датчик работает по принципу лазерной пороговой магнитометрии: данные считываются по лазерному сигналу.

Оптический контраст — то, насколько сильно меняется сигнал, — впервые достиг 100%, хотя обычно он составляет лишь несколько процентов. Мощность лазерного сигнала на выходе достигает 50 мВт — гораздо больше, чем при традиционных способах считывания.

Соотношение между самым слабым полем, которое замечает датчик, и шириной диапазона измерений удалось улучшить в 590 раз по сравнению с существующими подходами. Когда точность ограничивает в основном шум самого света (фотонный шум), датчик различает поля слабее 400 фемтотесла — это примерно в сто миллионов раз слабее магнитного поля Земли — по каждому из трёх направлений поля.

Такие датчики могут применяться в медицинской диагностике — например, для регистрации биомагнитных сигналов сердца, мышц и мозга. Кроме того, их можно использовать для навигации, поиска полезных ископаемых и в системах безопасности.

Ранее по теме: Транзистор на магнитных волнах ускорит компьютеры в 1000 раз

Источник: Fraunhofer IAF