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Migliori sensori per formazione immagine medica, rilevazione del contrabbando

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I ricercatori del MIT hanno sviluppato un nuovo, rivelatore a campo magnetico ultrasensibile che è 1.000 volte più di ottimo rendimento dei relativi predecessori

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Potrebbe condurre ai dispositivi miniaturizzati e a pile per formazione immagine dei materiali e medica, alla rilevazione del contrabbando e perfino all'esplorazione geologica.

I rivelatori a campo magnetico, o i magnetometri, già sono utilizzati per tutte quelle applicazioni. Ma le tecnologie attuali hanno svantaggi: Alcuni contano sugli alloggiamenti a gas; altri funzionano soltanto nelle bande di frequenza strette, di limitazione il loro programma di utilità.

Diamanti sintetici con i posti vacanti dell'azoto (NVs)? difetti che sono estremamente sensibili ai campi magnetici? abbia promessa di lunga data come la base per i magnetometri efficienti e portatili. Un circuito integrato del diamante circa il un-ventesimo il formato di un thumbnail ha potuto contenere i trilioni dei posti vacanti dell'azoto, ciascuno capace di realizzare la relativa propria misura a campo magnetico.

Il problema sta aggregando tutte quelle misure. Il sondaggio della vacanza dell'azoto richiede zapping con luce laser, che assorbe e re-emette. L'intensità della luce emessa trasporta le informazioni sulla vacanza? condizione magnetica di s.

? Nel passato, soltanto una piccola frazione della luce della pompa è stata usata per eccitare una piccola frazione del NVs? dice Dirk Englund, l'assistente universitario di sviluppo di carriera di Jamieson in ingegneria elettrica ed informatica ed uno dei progettisti di nuovo dispositivo. ? Usiamo quasi tutta la luce della pompa per misurare quasi tutto NVs.?

I ricercatori del MIT segnalano il loro nuovo dispositivo nell'ultima emissione di fisica della natura. Il primo autore sulla carta è Hannah Clevenson, un dottorando nell'ingegneria elettrica che si raccomanda dall'anziano Englund autori e Danielle Braje, un fisico al laboratorio del MIT Lincoln. ? re unito da Englund? allievi Matthew Trusheim e Carson Teale (chi di s? s anche al laboratorio di Lincoln) e da Tim Schröder, un postdoc in MIT? laboratorio di ricerca di s di elettronica.

Dire assenza

Un diamante puro è una grata degli atomi di carbonio, che indossano? t interattiva con i campi magnetici. Una vacanza dell'azoto è un atomo mancante nella grata, adiacente ad un atomo dell'azoto. Gli elettroni nella vacanza fanno interattivo con i campi magnetici, che è perché? re utile per percepire.

Quando una particella chiara? un fotone? colpisce un elettrone in una vacanza dell'azoto, esso gli dà dei calci in una condizione di più alta energia. Quando l'elettrone regredice giù nella relativa condizione di energia originale, può liberare la relativa energia eccedente come altro fotone. Un campo magnetico, tuttavia, può lanciare l'elettrone? orientamento magnetico di s, o rotazione, aumentante la differenza fra le relative due condizioni di energia. Più forte il campo, più rotazioni che lancerà, cambiando la luminosità della luce emessa dai posti vacanti.

Effettuare le misure esatte con questo tipo di circuito integrato richiede la raccolta altretanta di quei fotoni come possibile. Negli esperimenti precedenti, Clevenson dice, i ricercatori hanno eccitato spesso i posti vacanti dell'azoto dirigendo la luce laser alla superficie del circuito integrato.

? Soltanto una piccola frazione della luce è assorbita? dice. ? La maggior parte passa appena diritto attraverso il diamante. Guadagniamo un vantaggio enorme aggiungendo questa sfaccettatura del prisma all'angolo del diamante e coppia il laser nel lato. Tutta luce che mettiamo nel diamante può essere assorbita ed è utile.?

Riguardare le basi

I ricercatori hanno calcolato l'angolo a cui il fascio laser dovrebbe entrare nel cristallo in modo che rimanesse limitato, rimbalzante fuori dai lati? come una sfera di indicazione instancabile che rimbalza intorno ad una tabella di stagno? in un modello che misura la lunghezza e la larghezza del cristallo prima che tutta la relativa energia sia assorbita.

? Potete ottenere vicino ad un tester nella lunghezza del percorso? Englund dice. ? Esso? s come se facciate un sensore tester-lungo del diamante spostare in alcuni millimetri.? Di conseguenza, il circuito integrato utilizza il laser della pompa? l'energia di s 1.000 volte dei relativi predecessori ha fatto più efficientemente.

A causa della geometria dei posti vacanti dell'azoto, i fotoni re-emessi emergono a quattro angoli distinti. Un obiettivo ad un'estremità del cristallo può raccogliere loro 20 per cento e metterlo a fuoco su un rivelatore chiaro, che è abbastanza per rendere una misura certa.

? I centri di nanovolt sono molto piacevoli da funzionare con? dice Frank Narducci, un fisico all'ordine di sistemi navale dell'aria degli Stati Uniti. ? Avete appena questo piccolo campione semi conduttore. Indossate? la t deve fare qualche cosa ad esso. Indossate? la t deve metterla in un vuoto. Indossate? la t deve criogenico raffreddarla. Per ottenerli hanno eccitato, voi possono utilizzare appena un laser verde? un indicatore del laser è abbastanza buono. Indossate? t deve avere qualche cosa l'eccellente-immaginazione nel senso dei laser stabilizzati.?

? Che cosa? la s fredda circa questa è che? re usando il campione in se gentile come di una guida di onde, per rimbalzare la luce intorno? continua. ? Il loro campione è abbastanza piccolo. Poiché il doesn del laser? la t deve essere qualche cosa specialmente special, quello potrebbe essere piccola, anche. Così potreste prevedere i magnetometri molto piccoli. E corrispondentemente, potreste renderli molto poco costosi.?

? Da una prospettiva del blu marino? aggiunge? lo parliamo i magnetometri da buttare mólto, dove potreste volare sopra una certa regione dell'oceano e volete effettuare alcune misure, in modo da appena tiro un la manciata di questi fuori. Se ottenete realmente ad un magnetometro di alto-sensibilità quello? la s realmente a buon mercato, quello sarebbe una realmente buona domanda di esso.?