Разработаны устойчивые к помехам биомедицинские квантовые датчики

Магнитометры с оптической накачкой считаются передовыми датчиками для измерения биомагнетизма. Они используются в магнитоэнцефалографии как «датчики нулевого поля», то есть могут обнаружить очень слабые магнитные поля на уровне нескольких фемтотесл. В то же время, такие датчики обычно чувствительны к помехам и требуют надежного экранирования.

Ученые из Университета Бирмингема пошли немного другим путем, https://physicsworld.com/a/next-generation-quantum-sensors-d... Physics World. Они решили разработать датчик, который с высокой точностью работает в более сильных магнитных полях. Созданный ими прототип – это, фактически, магнитный градиентометр с оптической накачкой, работающий при нелинейном магнитооптическом вращении: линейно поляризованный свет проходит через пар рубидия, делая атомы чувствительными к воздействию магнитных полей. Когда внешние магнитные поля меняются, частота прецессии атомов вокруг магнитных полей тоже меняется. Свет лазера позволяет заметить это.

Другими словами, измерив изменения в свойствах света, можно измерить изменения в магнитном поле. Одна «ячейка» рубидиевого пара позволяет локально измерить внешнее магнитное поле. Две ячейки определяют градиент в магнитном поле, то есть датчик становится градиентометром.

Прототип успешно прошел эталонный для такого рода устройств тест на мозге человека. Затем они измерили магнитное поле сердцебиения пациента в здании с постоянно движущимися лифтами, без экранирования помещения. Результат не был идеальным, но ученые четко увидели магнитные характеристики пульса.

Исследователи убеждены в необходимости продолжения изучения магнитных градиентометров с оптической накачкой в двух направлениях: улучшения уже существующих датчиков и разработки датчиков, измеряющих разные типы нейронной активности одновременно.

Исследователи из США  https://hightech.plus/2024/01/18/v-mit-cozdali-datchik-rabot... безбатарейный датчик с автономным питанием, который работает на энергии из окружающей среды. Такой датчик можно встроить в труднодоступное место, например, во внутреннюю часть корабельного двигателя. Там он может автоматически собирать данные в течение очень длительного времени.