FyzWeb  články
Nový magnetický senzor by mohl zkoumat lidský mozek2007-12-04 

Fyzikové ze Spojených států amerických vyvinuli malý přenosný přístroj, který je dostatečně citlivý na to, aby mohl detekovat magnetické pole vyvolané elektrickými signály v mozku. Tento přístroj se skládá z komůrky vyplněné párou tvořenou atomy rubidia a může detekovat změny magnetického pole až pouhých 70 fT (70 femtotesla, tj. T), což představuje asi miliardtinu magnetického pole Země.

Jaké jsou výhody nového senzoru?

Ačkoliv citlivost na změny magnetické indukce o 70 fT není tak dobrá jako u supravodivých kvantových interferenčních magnetometrů (superconducting quantum interference device magnetometers = SQUID), které mohou detekovat změny magnetické indukce o 3 fT, má nový senzor tu přednost, že může pracovat při pokojové teplotě. To je tedy obrovská výhoda oproti přístroji SQUID, který musí být chlazen na teploty blízké absolutní nule (absolutní nula: T = 0 K, tj. t = -273,15 °C), k čemuž je potřeba dodávat velké množství energie, a tím pádem je to i velmi drahé.

Kým byl vyroben a z čeho se skládá?

Prototyp nového senzoru byl vyroben Johnem Kitchingem a jeho kolegy v Národním ústavu pro standardy a technologie (National Institute of Standards and Technology = NIST) v Boulderu v Coloradu (USA). Senzor sestává z komůrky o objemu 6 mm3 , která je vyplněna plynem z alkalických kovů, tedy např. rubidiem, které je velmi citlivé na malé změny magnetického pole.

Jak to funguje?

Když je kruhově polarizovaná světelná vlna z laseru vyslaná do komůrky vyplněné rubidiem, tak je téměř všechno světlo propuštěno, pokud spiny atomů rubidia mají shodnou orientaci. Pokud je ale blízko komůrky s plynem umístěn magnetický vzorek, tak jeho magnetické pole způsobí, že spiny všech atomů nebudou mít shodnou orientaci a atomy budou absorbovat část laserového světla. Množstí absorbovaného světla závisí na tom, jak je magnetické pole silné, tzn. na velikosti magnetické indukce.

Kde se dá nový detektor využít?

Aby mohl být nový přístroj opravdu přenosný, musí být komůrka vybavena miniaturní optikou a malinkým světelným detektorem. Vzhledem k tomu, že tento nový senzor nepotřebuje kryogenní vybavení jako SQUID magnetometry (tj. nemusí být chlazen), může fungovat i na baterie a může být umístěn i v nepřístupných oblastech nebo na letištích - k detekování magnetických polí vyvolaných kovovými předměty, např. bombami.

Bezprostřední aplikace by mohly být vyvinuty v oblasti neinvazivního mapování elektrických signálů generovaných (vznikajících) v mozku nebo dokonce v srdci ještě nenarozených dětí.

V praxi zatím skupina z NIST použila prototyp nového senzoru k detekování magnetických signálů ze srdce myši. Výzkumníci dále doufají, že dojde ke zlepšení citlivosti na 10 fT, což by mohlo dovolit mapovat funkce mozku.

Zpracoval: RNDr. Vojtěch Žák, Ph.D.

Zdroj: http://physicsworld.com/cws/article/news/31705, Michael Banks, Physics World.





Doporučit článek

Od:
Komu:
Antispam: