利用巨磁阻抗傳感器研發出掃描磁性顯微鏡

俄羅斯國家研究型工藝技術大學利用巨磁阻抗傳感器研發出掃描磁性顯微鏡。借助這種顯微鏡可以看到被研究對象表面附近的局部磁場的圖像。新設備的優點是無創性、高分辨率和良好的磁靈敏度以及簡單的設計。相關研究成果近日刊登在《磁學和磁性材料》雜志上。

掃描磁性系統30多年前就已經被制造出來，主要用來發現各種材料和結構中的缺陷，也用于在生物醫學中測量生物體的弱磁場。該系統中的磁場敏感度和空間磁分辨率是由磁性傳感器決定的。掃描磁性系統中通常使用霍爾傳感器或超導量子干涉儀。近幾年出現了新型高敏感巨磁阻抗（GMI）傳感器。

俄羅斯科研人員以標準2D打印機結構開發新型掃描磁顯微鏡，但工作打印頭是基于一小部分（3毫米至4毫米）非晶鐵磁微型導線的微型磁場傳感器。

研究員謝爾蓋·古多什尼科夫介紹說，微型磁場傳感器的工作原理是基于巨磁阻抗效應的作用。這種效應是在外部磁場的作用下測量高頻微型導線的阻抗。由于GMI傳感器中使用的微型導線尖端直徑為10微米至20微米，因此在測量納米特斯拉單位水平的磁場時，這種傳感器原則上可以在數十微米的水平上獲得空間分辨率。

謝爾蓋·古多什尼科夫解釋道，磁傳感器在被研究物體表面移動，并以一定時間段測量物體產生的磁場垂直分量的值。所用傳感器的尺寸越小，傳感器與樣品表面的距離越近，更多的磁性特征就會表現在磁性圖像中。他稱，在他們的研究工作中，獲得了約200微米的空間分辨率，GMI傳感器的靈敏度約為10納米特斯拉。

有關專家們認為，非侵襲性、高空間分辨率、良好的磁性敏感度以及簡單的設計是新型掃描磁性顯微鏡的亮點。未來，研究人員計劃把掃描磁性顯微鏡的空間分辨率增加到20微米，以用于對薄膜磁性微觀結構、磁性納米粒子群和生物弱磁場進行仔細研究。