俄用巨磁阻抗传感器研发扫描磁性显微镜

俄罗斯国家研究型工艺技术大学利用巨磁阻抗传感器研发出扫描磁性显微镜。借助这种显微镜可以看到被研究对象表面附近的局部磁场的图像。新设备的优点是无创性、高分辨率和良好的磁灵敏度以及简单的设计。相关研究成果近日刊登在《磁学和磁性材料》杂志上。

扫描磁性系统30多年前就已经被制造出来，主要用来发现各种材料和结构中的缺陷，也用于在生物医学中测量生物体的弱磁场。该系统中的磁场敏感度和空间磁分辨率是由磁性传感器决定的。扫描磁性系统中通常使用霍尔传感器或超导量子干涉仪。近几年出现了新型高敏感巨磁阻抗(GMI)传感器。

俄罗斯科研人员以标准2D打印机结构开发新型扫描磁显微镜，但工作打印头是基于一小部分(3毫米至4毫米)非晶铁磁微型导线的微型磁场传感器。

研究员谢尔盖·古多什尼科夫介绍说，微型磁场传感器的工作原理是基于巨磁阻抗效应的作用。这种效应是在外部磁场的作用下测量高频微型导线的阻抗。由于GMI传感器中使用的微型导线尖端直径为10微米至20微米，因此在测量纳米特斯拉单位水平的磁场时，这种传感器原则上可以在数十微米的水平上获得空间分辨率。

谢尔盖·古多什尼科夫解释道，磁传感器在被研究物体表面移动，并以一定时间段测量物体产生的磁场垂直分量的值。所用传感器的尺寸越小，传感器与样品表面的距离越近，更多的磁性特征就会表现在磁性图像中。他称，在他们的研究工作中，获得了约200微米的空间分辨率，GMI传感器的灵敏度约为10纳米特斯拉。

有关专家们认为，非侵袭性、高空间分辨率、良好的磁性敏感度以及简单的设计是新型扫描磁性显微镜的亮点。未来，研究人员计划把扫描磁性显微镜的空间分辨率增加到20微米，以用于对薄膜磁性微观结构、磁性纳米粒子群和生物弱磁场进行仔细研究。