Kommerzieller Quantensensor mit 100.000-fach höherer Empfindlichkeit im Vergleich zum Klassiker

Während des World Manufacturing Congress 2023 stellte CIQTEK das selbst entwickelte „Quantum Spin Magnetometer (SpinMag-I)“ vor, einen kommerziellen Quantensensor mit geringem Energieverbrauch, einfach zu transportieren und extrem hoher Magnetfeldempfindlichkeit, der für Präzision verwendet werden kann Messungen von Herz-, Gehirn- und geomagnetischen Magnetfeldern mit einer 100.000-fach höheren Empfindlichkeit im Vergleich zur klassischen Technologie (Hall-Effekt-Sensoren) und dürfte neue Veränderungen in den Bereichen Biomedizin, industrielle Detektion und Geophysik mit sich bringen.

Eröffnungsfeier des World Manufacturing Congress 2023

 

Quantenspinmagnetometer ( SpinMag-I )

Quantenspinmagnetometer ( SpinMag- Ⅰ )

Das Quantenspinmagnetometer (SpinMag-I) nutzt die Spinnatur der äußeren Elektronen von Alkalimetallatomen (Rb-87) und nutzt einen Pumplaser als Manipulationsmittel zur Spinpolarisierung der Alkalimetallatome. Unter der Wirkung eines externen schwachen Magnetfelds durchlaufen die Alkalimetallatome eine Larmor-Progression, wodurch sich die Absorption des Detektionslasers verändert und so hochempfindliche Magnetfeldmessungen realisiert werden. Das Quantenspinmagnetometer zeichnet sich durch hohe Empfindlichkeit, geringe Größe, geringen Energieverbrauch und einfache Tragbarkeit aus, was die Menschheit in Zukunft zum Eintritt in das Quantenzeitalter auf dem Gebiet der Magnetsensorik in der wissenschaftlichen Forschung, Biomedizin und anderen Bereichen führen wird.

Bei sehr schwachen magnetischen Messungen helfen Sie bei der Untersuchung der magnetischen Bildgebung von Herz und Gehirn

Die Erkennungsempfindlichkeit von SpinMag-I beträgt weniger als 15 fT/√Hz. Der Vorteil der hohen Empfindlichkeit führt zu einzigartigen Anwendungen, von denen derzeit die biomagnetische Bildgebung (Gehirn- und Herzmagnetismus) die wichtigste ist.

Magnetische Gehirnforschungsausrüstung. Bild aus dem Internet.

 

Gehirnmagnetismus wird durch die spontane oder induzierte Aktivität einer Population von Gehirnzellen verursacht, die einen komplexen biologischen Strom erzeugt. Dieses Signal kann von SpinMag-I erfasst und rekonstruiert werden, um ein mathematisches Bild gemäß einem bestimmten mathematischen Modell zu erstellen und so das magnetische Bild des Gehirns der Person zu erhalten. Die magnetische Hirnbildgebung kann zum Screening funktioneller Erkrankungen wie Epilepsie, Parkinson, Alzheimer usw. eingesetzt werden und ist im Vergleich zur aktuellen Magnetenzephalographie auf Basis der supraleitenden Quanteninterferometer-Technologie (SQUID) kostengünstiger. Mittlerweile bietet das Quanten-Spin-Magnetometer auch weitere technologische Mittel für Spitzenforschung in der Hirnforschung, wie z. B. gehirnähnliches Rechnen und Gehirn-Computer-Schnittstellen.

SpinMag-I kann auch für kardiale Magnetmessungen zur Funktionsdiagnose und Erforschung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Myokardischämie eingesetzt werden. Die auf dieser Methode basierenden kardiologischen Magnettests haben den Vorteil, dass sie nichtinvasiv und strahlungsfrei sind und sicherer als aktuelle Ultraschall-, CT- und kernmagnetische Methoden sind.

 

Produktmerkmale

Miniaturisierung

Die Größe der SpinMag-I-Sonde beträgt etwa 30 x 16 x 12 mm ³ und entwickelt sich weiterhin in Richtung Miniaturisierung. Dies liegt daran, dass miniaturisierte Sonden einfacher in mobile Geräte, tragbare Instrumente oder medizinische Geräte integriert werden können; Gleichzeitig geht die Miniaturisierung in der Regel mit einer Reduzierung des Stromverbrauchs einher, was zur Verbesserung der Energieeffizienz des Geräts beiträgt und den Anforderungen von SpinMag-I für lange Betriebszeiten gerecht wird.

 

Multidirektionale Messung

SpinMag-I unterstützt sowohl den einachsigen (Y-Achse oder Z-Achse) als auch den zweiachsigen Messmodus (Y&Z-Achse). Durch die Messung von Komponenten in Y- und Z-Richtung werden die Magnetfeldinformationen maximiert, ohne die Anzahl der Sonden zu erhöhen.

SpinMag- Ⅰ Sonde

 

Mehrkanalig, einfache Integration

SpinMag-I hat den Vorteil, dass es mehrkanalig ist und einfach zu integrieren ist. Es ist in den Formaten Einkanal/Mainframe und Mehrkanal/Mainframe erhältlich und unterstützt derzeit bis zu 256 Kanäle. Durch die Verteilung der Sensoreinheiten auf mehrere Kanäle ist es möglich, Magnetfelder in lokalisierten Bereichen im Raum zu messen. Beispielsweise können im Fall der Magnetenzephalographie „tragbare“ Messungen bei natürlicher Bewegung realisiert werden, indem eine Reihe von Sensoren so angeordnet wird, dass sie den gesamten Kopf eines Patienten abdecken. Im Vergleich zu Einkanal-Geräten können mit Mehrkanal-Geräten gleichzeitig magnetische Signale von mehreren Stellen am Kopf erfasst werden, was für die Krankheitsverfolgung und Zustandsanalyse hilfreich ist.

 

Intelligente Steuerungssoftware

Die SpinMag-I-Steuerungssoftware kann mehrere Sondensensoren gleichzeitig anschließen, um gleichzeitige Messungen mit mehreren Sonden zu realisieren. Zu den Hauptfunktionen gehören: Ein-Knopf-Start (Autostart), Zeitbereichssignalmessungen, Frequenzbereichssignalmessungen usw An.

SpinMag-I-Steuerungssoftwareschnittstelle