利用气体原子的量子特性，通过测量原子磁矩与外部磁场相互作用的方式来检测磁场
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产品描述
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零场磁力仪 |
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原子磁力仪（Atomic Magnetometer）的核心技术是利用气体原子的量子特性，通过测量原子磁矩与外部磁场相互作用的方式来检测磁场。 |
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具体介绍： |
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原子磁力仪通过激发储存在原子电子外层的自旋-角动量与原子核总自旋相互作用的原子，使其处于自旋-角动量相干态，然后通过检测这些原子自旋-角动量相干态的演化来测量外部磁场。
噪声功率谱：
产品尺寸：
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应用场景： |
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脑磁图（Magnetoencephalography, MEG）是一种非侵入性神经成像技术，通过测量大脑活动时产生的微弱磁场信号，为研究人脑的结构和功能提供了重要信息。MEG利用一组高灵敏度的磁场传感器检测这些微小的变化，并通过数学建模重建出三维图像，描绘大脑电流的瞬时变化。在过去十年里，MEG已成为神经科学研究的重要工具，被广泛用于研究感觉处理、认知功能和神经疾病等方面。最初，研究人员使用SQUID（超导量子干涉装置）传感器检测这些微弱的磁场。SQUID传感器以其极高的灵敏度成为MEG技术的核心。然而，SQUID的使用存在一定局限性，例如需要在低温环境中操作，这不仅增加了操作的复杂性和成本，还限制了其应用的灵活性和广泛性。
随着科学技术的发展以及对脑疾病诊断需求的增加，光泵磁强计（Optically Pumped Magnetometers, OPM）逐渐成为一种新的选择。OPM在对癫痫、发育性脑疾病（如自闭症、发育障碍）、退行性脑疾病（如阿尔茨海默病、帕金森症）以及其他精神类疾病（如抑郁症、精神分裂症）的诊断上具有优势，未来必将在这些领域发挥重要作用。OPM利用激光激发气态碱金属原子，通过测量光与原子相互作用后产生的磁场变化来检测大脑活动产生的磁场。与SQUID不同，OPM能在室温下运行，消除了对液态氦的需求。OPM系统的模块化设计为研究带来了革新，传统的SQUID系统由于设计和冷却需求通常较为笨重且配置固定，而OPM的小型化和模块化设计允许使用者根据研究需求对传感器进行灵活配置。这种灵活的设计不仅使MEG系统可以更好地适应不同形状和大小的头部，还能够优化特定脑区的信号采集。OPM的发展推动MEG向更灵活的使用环境进化，例如可穿戴设备，使得在自然条件下对大脑进行功能监测成为可能。脑磁图技术的发展，尤其是OPM的引入，为神经科学研究和临床诊断带来了全新视角和无限可能，为人类探索大脑奥秘提供更多支持。
监测孕期胎儿心脏信号在临床上非常重要，例如用于检测胎儿心律失常。胎儿心脏信号已经通过电方式记录了大约40年。胎儿心电图（fECG）具有获取超越超声心动图的额外信息的良好潜力。它可以通过侵入性的胎儿头皮电极记录，或通过放置在孕妇腹部的电极实现信号非侵入性的记录。非侵入性监测的信号通常质量较差，因为从胎儿心脏到孕妇腹部的电位通过一种名为脂质韧皮的绝缘蜡质层被衰减，脂质韧皮出现在大约27至36周的孕龄，该物质保护胎儿皮肤免受子宫水环境的侵害。与电位测量不同不同，磁场不会被这层薄绝缘层严重扭曲，因此，生物磁学方法相比电学方法具有明显优势，但是胎儿磁心图（fMCG）系统更加复杂且成本更高。目前，如胎儿磁心图和成人的磁心图等生物磁信号是通过超导量子干涉装置（SQUID）记录的。基于SQUID的MCG仪器在非侵入性检测fMCG信号方面具有非常大的潜力。 随着光泵磁强计（OPM）技术的引入，成为胎儿心磁测量的一种新的有力的工具。作为一种非侵入性测量方法，OPM能够高效、精准地捕捉胎儿心脏的微弱磁信号，为胎儿心脏健康提供了全面评估。OPM在室温下运行，不需要复杂的低温设备，同时实现与传统超导量子干涉装置（SQUID）相媲美的灵敏度，这意味着更高的信噪比和更精准的胎儿心脏信号检测。OPM通过母体腹部的非侵入性记录方式，避免了有创监测的风险，确保母婴的安全与舒适，同时基于OPM系统的小型化和模块化设计，使其能够灵活适应不同孕妇腹部的形状和大小，提供最佳的信号采集位置，便携式设计使其在各种临床环境中都能轻松使用。OPM具有特异性、高灵敏、高空间分辨率、探头灵活、非接触等特点，使其能准确捕捉胎儿心脏的每一次跳动，提供详尽的心率、心律和传导信息，对早期检测和诊断胎儿心律失常等问题具有重要意义。在未来的医学应用中，医护人员借助OPM技术能实时监测胎儿心脏活动，快速做出反应和决策，确保母婴健康。光泵磁强计（OPM）技术的不断进步，为胎儿心脏监测带来前所未有的革新，随着OPM的广泛应用，更多的母婴将受益于这一先进技术，为胎儿心脏健康保驾护航。
神经科学、生物医学和材料科学等许多领域都需要高灵敏度、高空间分辨率的磁测量技术。为了满足各种应用的要求，神经科学、生物医学和材料科学等许多领域都需要高灵敏度、高空间分辨率的磁测量。精准的磁测量技术已成为研究和应用的关键，传统磁传感器在灵敏度和空间分辨率之间难以平衡，限制了其在微观层面的应用。然而，最近开发的一种革命性方法将自旋交换无弛豫(SERF)光泵磁强计(OPM)与高磁导率铁氧体磁导(FGs)相结合，成功实现了高灵敏度、高空间分辨率的磁性显微成像。这项新方法在神经科学研究中具有广泛的应用前景。通过检测少量神经元的活动，研究人员可以更深入地了解人类大脑的功能。例如，FG-OPM可以放置在与神经样本仅几微米的距离处，以捕捉精细的神经冲动信号。这种高分辨率的显微磁成像技术对于神经外科的计划、诊断方法的开发以及认知和知觉反应的研究至关重要。FG-OPM方法在医学和生物物理学领域也展示了巨大的潜力。特别是在癌症的早期诊断和治疗中，标记的纳米颗粒磁成像技术将极大地提高癌细胞检测的准确性。这一技术进步有望带来革命性的医疗诊断工具，改善患者的治疗效果。除此之外，该技术还可以用于集成电路的无损检测和认证，以发现假冒部件。利用FG-OPM进行微米级磁性颗粒的微观磁成像，将帮助电子工业提高产品质量和安全性。FG-OPM技术在解决传统技术局限性方面表现卓越。通过引入平移级产生的调制，直流场信号被转换为0.6赫兹的单色信号，大幅提升了对小磁场源的灵敏度。同时，自动化的2D表面扫描系统消除了手动扫描的繁琐过程。此外，通过数值模拟和实验验证，成功优化了FG尖端构型和测量距离，确保了磁化方向的精确检测。
FG-OPM不仅展示了高灵敏度和高分辨率的优势，还证明了其在多通道并行成像中的潜力。尽管目前的工作主要集中在OPM的超灵敏磁性显微镜开发上，这种技术也可以与其他磁性传感器结合使用，吸引了广泛的科学界关注。通过将1厘米大小的OPM与高渗透通量导向器结合，FG-OPM技术展示了比小型化OPM更为有效的解决方案，克服了传统方法的各种挑战。这一创新技术不仅适合快速商业化，也为未来的磁性显微成像和传感器技术的发展指明了方向。FG-OPM技术代表了磁性显微成像领域的重大突破，它不仅提高了对微观磁场的检测能力，还为神经科学研究、医学诊断和工业检测提供了强有力的工具。这一技术将引领未来磁测量技术的发展，推动各领域的科学研究和应用进步。 |
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