皮科特斯拉-灵敏度微腔光学机械磁力测量
Zhi-Gang Hu1,2, Yi-Meng Gao1,2, Jian-Fei Liu1,2
1Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190, China.
Light, science & applications
|September 28, 2024
概括
这项研究引入了使用FeGaB薄膜的新型微腔光机磁计 (MCOM),实现了前所未有的磁场传感灵敏度. 开发的设备提供了两个数量级的改进,可以在没有偏差磁场的情况下进行精确的测量.
科学领域:
- 物理 物理学 物理
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 工程 工程师 工程师 工程师
背景情况:
- 洞光机械系统通过光学和机械共振增强磁场传感.
- 之前使用特尔-D膜的微腔光机磁测量 (MCOM) 具有有限的灵敏度 (585 pT Hz-1/2).
研究的目的:
- 通过在SiO2 WGM微盘上使用FeGaB薄膜开发一种高灵敏度,可大规模生产的MCOM.
- 通过改变膜和微盘的参数,理论上探索磁性启动和噪声受限的灵敏度.
- 为了展示实时脉冲磁场测量,用于诸如冠状病毒电流监测等应用.
主要方法:
- 在高QSiO2微光盘上喷射FeGaB薄膜,以低声画廊模式 (WGM) 的方式.
- 制造和表征具有不同半径和薄膜厚度的多个磁力计.
- 进行有关磁性调动常数和噪声受限灵敏度的理论研究.
主要成果:
- 在9.52 MHz使用355微米半径的微光盘和1.3微米厚的FeGaB薄膜,达到1.68 pT Hz-1/2的峰值灵敏度.
- 与之前的Terfenol-D喷膜相比,表现出超过两倍的灵敏度改善.
- 由于FeGaB的柔软磁性,因此没有偏差磁场的操作.
结论:
- 基于FeGaB的MCOM在磁场传感灵敏度和性能方面取得了重大进展.
- 开发的磁力计适用于实时脉冲磁场测量,例如高压线路中的冠冕电流.
- 高灵敏度磁力计显示了磁感应断层扫描和冠状电流监测中的应用潜力.


