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原子磁力計(jì):探索微觀世界的新利器

更新時(shí)間:2023-06-21 點(diǎn)擊次數(shù):1257
   隨著科技的不斷進(jìn)步,人類對于物質(zhì)本質(zhì)和微觀世界認(rèn)識也在逐漸深入。而在這個(gè)過程中,儀器設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用扮演了重要角色。近年來,一種新型測量工具——原子磁力計(jì)受到越來越多關(guān)注,并成為探索微觀世界、研究基礎(chǔ)物理和開發(fā)相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的一種強(qiáng)有力工具。

原子磁力計(jì)

 

  原理及構(gòu)造
  從名稱上看,“原子磁力計(jì)”是指借助于單個(gè)或幾個(gè)原子響應(yīng)外部磁場變化進(jìn)行測量并確定其強(qiáng)度大小和方向性質(zhì)的一項(xiàng)技術(shù)。相比傳統(tǒng)電子式或SQUID(超導(dǎo)量子干涉器) 磁力計(jì)等機(jī)械式儀表, 原子磁力計(jì)更加靈敏高效,在極小范圍內(nèi)能夠檢測到非常微弱甚至絕緣體材料所產(chǎn)生的異常信號。
  簡單說來,原子磁力計(jì)是由一個(gè)裝置組件集合體構(gòu)成。它們包括氦-4/3分別位于兩端并通過蒸發(fā)冷卻的氣缸、用于生成波長在780納米附近激光器、光電探測器以及數(shù)據(jù)采集模塊等。當(dāng)磁場通過原子腔體時(shí), 由于量子磁力效應(yīng)產(chǎn)生的偏移將會(huì)影響到光頻譜線之間的距離, 進(jìn)而導(dǎo)致激光特定諧振峰值和強(qiáng)度變化,最終讓所檢測到的外部磁場信息可被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。
  應(yīng)用領(lǐng)域
  目前,原子磁力計(jì)已經(jīng)逐漸拓展其應(yīng)用范圍,并且在以下幾個(gè)領(lǐng)域具有一定優(yōu)勢:
  地球物理學(xué):原子磁力計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對地球內(nèi)核和巖石中微弱或難以捕捉信號進(jìn)行高精度監(jiān)測與記錄;
  醫(yī)學(xué)診斷:利用原子磁力計(jì)掌握人體內(nèi)部肌肉活動(dòng)率(EMG),心律不齊血流速率等參數(shù)來達(dá)到更好治愈方案;
  神經(jīng)科學(xué):基于神經(jīng)元活動(dòng)引起微小改變這一點(diǎn), 原子磁力計(jì)可協(xié)助腦機(jī)接口技術(shù)進(jìn)一步提升;
  磁共振成像(MRI)技術(shù):原子磁力計(jì)作為一種新型探測器件在MRI醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸發(fā)展起來,例如可用于檢測腫瘤位置及大小、神經(jīng)系統(tǒng)等。
  總結(jié)
  作為一項(xiàng)前沿技術(shù)和微觀世界探索的利器, 原子磁力計(jì)已經(jīng)開始進(jìn)入到我們生活中不同領(lǐng)域和實(shí)驗(yàn)室。相信隨著科技的持續(xù)進(jìn)步與加強(qiáng),該設(shè)備將會(huì)在更廣泛領(lǐng)域內(nèi)得到充分開發(fā)和運(yùn)用。

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