Sensore quantistico commerciale con sensibilità aumentata di 100.000 volte rispetto al classico
Sensore quantistico commerciale con sensibilità aumentata di 100.000 volte rispetto al classico
November 15, 2023
Durante il World Manufacturing Congress del 2023, CIQTEK ha lanciato il "Quantum Spin Magnetometer (SpinMag-I)" autosviluppato, un sensore quantistico commerciale a basso consumo energetico, facile da trasportare e con una sensibilità al campo magnetico estremamente elevata, che può essere utilizzato per precisione misurazioni dei campi magnetici cardiaci, cerebrali e geomagnetici, con un aumento di sensibilità di 100.000 volte rispetto alla tecnologia classica (sensori ad effetto Hall), e si prevede che genererà nuovi cambiamenti nei campi della biomedicina, del rilevamento industriale e della geofisica.
Cerimonia di apertura del World Manufacturing Congress 2023
Magnetometro quantistico di spin (SpinMag-I)
Magnetometro quantistico di spin (SpinMag- Ⅰ )
Il magnetometro quantistico di spin (SpinMag-I) sfrutta la natura di spin degli elettroni esterni degli atomi di metalli alcalini (Rb-87) e utilizza un laser a pompa come mezzo di manipolazione per polarizzare lo spin degli atomi di metalli alcalini. Sotto l'azione di un debole campo magnetico esterno, gli atomi dei metalli alcalini subiscono la progressione di Larmor, modificando l'assorbimento del laser di rilevamento, realizzando così misurazioni del campo magnetico altamente sensibili. Il magnetometro a spin quantistico è caratterizzato da elevata sensibilità, dimensioni ridotte, basso consumo energetico e facile trasportabilità, che in futuro porteranno l'umanità ad entrare nell'era quantistica nel campo del rilevamento magnetico nella ricerca scientifica, nella biomedicina e in altri campi.
Per misurazioni magnetiche molto deboli, aiutare la ricerca sull'imaging magnetico cardiaco e cerebrale
La sensibilità di rilevamento di SpinMag-I è inferiore a 15 fT/√Hz. Il vantaggio dell'elevata sensibilità porta ad applicazioni uniche, le più importanti delle quali sono attualmente l'imaging biomagnetico (magnetismo cerebrale e cardiaco).
Apparecchiature per la ricerca sul cervello magnetico. Immagine dal web.
Il magnetismo cerebrale è causato dall'attività spontanea o indotta di una popolazione di cellule cerebrali, che genera una corrente biologica complessa. Questo segnale può essere catturato da SpinMag-I e ricostruito per formare un'immagine matematica secondo un determinato modello matematico, ottenendo così l'immagine magnetica del cervello della persona. L'imaging cerebrale magnetico può essere utilizzato per lo screening di malattie funzionali come l'epilessia, il morbo di Parkinson, l'Alzheimer, ecc., e ha un costo inferiore rispetto all'attuale magnetoencefalografia basata sulla tecnologia dell'interferometro quantistico superconduttore (SQUID). Nel frattempo, il magnetometro a spin quantistico fornisce anche mezzi più tecnologici per la ricerca all’avanguardia nella scienza del cervello, come il brain-like computing e l’interfaccia cervello-computer.
SpinMag-I può essere utilizzato anche per misurazioni magnetiche cardiache per la diagnosi funzionale e la ricerca di malattie cardiovascolari come l'ischemia miocardica. I test magnetici cardiaci basati su questo metodo presentano il vantaggio di essere non invasivi e privi di radiazioni e sono più sicuri degli attuali metodi a ultrasuoni, TC e magnetici nucleari.
caratteristiche del prodotto
Miniaturizzazione
La dimensione della sonda SpinMag-I è di circa 30 x 16 x 12 mm 3 e continua ad evolversi verso la miniaturizzazione. Ciò è dovuto al fatto che le sonde miniaturizzate possono essere integrate più facilmente in dispositivi mobili, strumenti portatili o apparecchiature mediche; allo stesso tempo, la miniaturizzazione è solitamente accompagnata da una riduzione del consumo energetico, che aiuta a migliorare l'efficienza energetica del dispositivo e soddisfa le esigenze di SpinMag-I per lunghi periodi di funzionamento.
Misurazione multidirezionale
SpinMag-I supporta sia la modalità di misurazione ad asse singolo (asse Y o asse Z) che quella a doppio asse (asse Y e Z). La misurazione dei componenti nelle direzioni Y e Z massimizza le informazioni sul campo magnetico senza aumentare il numero di sonde.
Sonda SpinMag- Ⅰ
Multicanale, facile integrazione
SpinMag-I ha il vantaggio di essere multicanale e facile da integrare ed è disponibile nei formati a canale singolo/mainframe e multicanale/mainframe, con supporto attuale fino a 256 canali. Distribuendo le unità di rilevamento su più canali, è possibile misurare i campi magnetici in aree localizzate nello spazio. Ad esempio, nel caso della magnetoencefalografia, è possibile realizzare misurazioni "indossabili" in movimento naturale disponendo una serie di sensori in modo da coprire l'intera testa di un paziente. Rispetto al canale singolo, il multicanale può acquisire simultaneamente segnali magnetici da più punti sulla testa, il che è utile per il tracciamento delle malattie e l'analisi delle condizioni.
Software di controllo intelligente
Il software di controllo SpinMag-I può collegare più sensori sonda contemporaneamente per realizzare misurazioni simultanee multi-sonda e le funzioni principali includono: avvio con un solo pulsante (avvio automatico), misurazioni del segnale nel dominio del tempo, misurazioni del segnale nel dominio della frequenza e così via SU.
Lo spettrometro di risonanza magnetica (ODMR) rilevato otticamente CIQTEK è una piattaforma sperimentale basata sulla risonanza magnetica di spin del centro di azoto vacante (centro NV). Controllando le quantità fisiche di base come ottica, elettricità e magnetismo, implementa la manipolazione e la lettura del centro NV nel diamante. Rispetto alla tradizionale risonanza paramagnetica e alla risonanza magnetica nucleare, presenta i vantaggi di un lungo tempo di coerenza, una potente manipolazione e risultati intuitivi degli esperimenti di collasso.
Il microscopio CIQTEK Widefield NV è un microscopio magnetico ad ampio campo basato sul principio della risonanza magnetica rilevata otticamente (ODMR) delle vacanze di azoto (NV), che ha le caratteristiche di alta risoluzione spaziale, ampio campo visivo, ampio intervallo dinamico di rilevabilità campo magnetico e velocità di imaging elevata. È compatibile con ambienti di test ambientali e ambienti estremi criogenici e con vuoto.
Il magnetometro atomico utilizza le proprietà di spin degli elettroni del guscio esterno degli atomi di metalli alcalini, impiegando laser a pompa come mezzo di manipolazione per indurre la polarizzazione dello spin in questi atomi. Quando sottoposti a un debole campo magnetico esterno, gli atomi di metalli alcalini subiscono la precessione di Larmor, alterando il loro assorbimento dei laser di rilevamento, ottenendo così misurazioni del campo magnetico ad alta sensibilità. I magnetometri atomici possiedono caratteristiche come elevata sensibilità, dimensioni ridotte, basso consumo energetico e portabilità, che probabilmente porteranno l'umanità in una nuova era nei campi di rilevamento magnetico come la ricerca scientifica e le applicazioni biomediche in futuro.