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探測靈敏度較經(jīng)典技術(shù)提高10萬倍!商用量子傳感器——量子自旋磁力儀SpinMag-I

探測靈敏度較經(jīng)典技術(shù)提高10萬倍!商用量子傳感器——量子自旋磁力儀SpinMag-I
國儀精測  2023-11-16  |  閱讀:614

2023世界制造業(yè)大會(huì)期間,國儀量子推出了自主研制的“量子自旋磁力儀(SpinMag-I)”,這是一款能耗低、易于攜帶,磁場靈敏度極高的商用量子傳感器,可用于心磁、腦磁、地磁等弱磁場的精密測量,探測靈敏度較經(jīng)典技術(shù)(霍爾效應(yīng)傳感器)提高10萬倍,有望在生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)檢測、地球物理等領(lǐng)域孕育新的變革。


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2023世界制造業(yè)大會(huì)開幕式


量子自旋磁力儀(SpinMag-I)


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量子自旋磁力儀(SpinMag-Ⅰ)


量子自旋磁力儀(SpinMag-I)利用堿金屬原子(Rb-87)外層電子自旋性質(zhì),以泵浦激光作為操控手段,使堿金屬原子產(chǎn)生自旋極化。在外界弱磁場的作用下,堿金屬原子發(fā)生拉莫爾進(jìn)動(dòng),改變對(duì)檢測激光的吸收,從而實(shí)現(xiàn)高靈敏度的磁場測量。量子自旋磁力儀具有靈敏度高、體積小、能耗低、易于攜帶的特點(diǎn),未來將引領(lǐng)人類在科學(xué)研究、生物醫(yī)學(xué)等磁傳感領(lǐng)域進(jìn)入量子時(shí)代。


面向極弱磁測量,助力心磁、腦磁成像研究

SpinMag-I的探測靈敏度小于15fT/√Hz。高靈敏度優(yōu)勢帶來了獨(dú)特的應(yīng)用,目前最為突出的應(yīng)用是生物磁成像(腦磁和心磁)。


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腦磁研究設(shè)備。圖片來源于網(wǎng)絡(luò)


腦磁是由于腦細(xì)胞群體自發(fā)或誘發(fā)的活動(dòng),產(chǎn)生復(fù)雜的生物電流引起的,該信號(hào)可通過SpinMag-I捕獲,按一定的數(shù)學(xué)模型重建形成數(shù)學(xué)圖像,從而獲得者腦磁圖像。腦磁成像可以用于癲癇、帕金森、老年癡呆等功能性疾病的篩查,相較于當(dāng)前基于超導(dǎo)量子干涉儀技術(shù)(SQUID)的腦磁圖儀,具有更低的成本。同時(shí),量子自旋磁力儀也為類腦計(jì)算、腦機(jī)接口等腦科學(xué)前沿研究提供了更多的技術(shù)手段。


SpinMag-I也可用于心磁測量,對(duì)心肌缺血等心血管疾病進(jìn)行功能性診斷及研究,基于該方法的心磁檢測具有無創(chuàng)、無輻射的優(yōu)點(diǎn),相較于當(dāng)前的超聲、CT、核磁方法更具安全性。


產(chǎn)品特點(diǎn)

小型化

SpinMag-I的探頭尺寸約為30×16×12 mm3,并持續(xù)向小型化方向發(fā)展。這是由于小型化的探頭可以更容易地集成到移動(dòng)設(shè)備、便攜式儀器或醫(yī)療設(shè)備中;同時(shí),小型化通常伴隨著功耗的降低,這有助于提高設(shè)備能效,滿足SpinMag-I長時(shí)間運(yùn)行的需求。


多方向測量

SpinMag-I支持單軸(Y軸或Z軸)及雙軸測量(Y&Z軸)兩種模式。在不增加探頭數(shù)量的情況下,測量Y&Z方向的分量可以最大限度地獲取磁場信息。


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SpinMag-Ⅰ探頭


多通道、易集成

SpinMag-I具有多通道、易集成的優(yōu)勢。SpinMag-I具有單通道/主機(jī)和多通道/主機(jī)形式,目前最多支持拓展至256通道。通過在多個(gè)通道上分布傳感單元,能夠?qū)崿F(xiàn)空間中局部區(qū)域磁場測量。例如,在腦磁探測時(shí),通過將陣列式傳感器排布覆蓋患者整個(gè)頭部,可實(shí)現(xiàn)自然運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下“穿戴式”測量。相比于單通道,多通道可以同時(shí)采集頭部多個(gè)位置的磁信號(hào),有助于疾病溯源和病情分析。


智能化控制軟件

SpinMag-I控制軟件可同時(shí)連接多個(gè)探頭傳感器,實(shí)現(xiàn)多探頭同時(shí)測量,主要功能包括:一鍵啟動(dòng)(Auto start)、時(shí)域信號(hào)測量、頻域信號(hào)測量等。


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SpinMag-I控制軟件界面

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