NIST研究新成果：超强灵敏度磁感应计“瘦身”

由美国国家标准与技术研究所NIST（National Institute of Standards and Technology ）开发的迷你磁力计的灵敏度比现行基于芯片的磁力计的1000倍还要强。

这种小型的廉价迷你磁力计可以达到femtotesla（磁场强度单位）级别上的准确性，过去在专用领域内庞大而昂贵的超导体量子干涉装置SQUIDs中才能达到这种准确性。

利用半导体激光通过米粒大小的充满铷蒸汽的管型瓶，NIST的研究人员在1毫米尺寸的封装上达到了70 femtotesla的准确度。这个研究团队展示了使用迷你磁力计记录了老鼠的心跳过程的例子；他们预期迷你磁力计也可以在脑磁波描记法（MEG）中得到应用，用来检测脑电波。比如，MEG头盔可以实时对大脑进行扫描，还有进行低造价的磁共振成象，还可以用在超敏机场探测仪中检测爆炸和毒素等。

SQUIDs可以得到稍好的检测结果，但是低温箱的温度需要昂贵的冷却过程，这使得SQUIDs造价高而且体积笨重。NIST新开发的迷你磁力计体积小而且可以在室温下工作。

迷你磁力计尺寸小而且可以在室温下工作的关键原因在于透明的铷蒸汽管只有3×2×1立方毫米。管子里面是大概含1000亿个原子的铷气体。NIST的技术使用了廉价的红外半导体激光束通过铷蒸汽管。IR半导体检测仪用来测量透射光强度。在磁场中，光会变暗，磁场越强，被铷蒸汽吸收的光能量越多。

光变暗的机制在于在磁场存在的情况下的光旋压铷原子，随激光束的极性自然排列，这就使得光可以不被削弱而通过，但是在正交磁场中，旋转的铷原子和激光束方向相反，这就得到了使光变暗的效果。

NIST的研究员目前正在研究核四极矩共振装置，这种装置使用了迷你磁力计；该研究机构计划可以在探测中进行频谱扫描，比方说，易爆物中的氮化合物。