俄羅斯國家研究型工藝技術(shù)大學(xué)利用巨磁阻抗傳感器研發(fā)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(shè)備的優(yōu)點是無創(chuàng)性、高分辨率和良好的磁靈敏度以及簡單的設(shè)計。相關(guān)研究成果近日刊登在《磁學(xué)和磁性材料》雜志上。

掃描磁性系統(tǒng)30多年前就已經(jīng)被制造出來，主要用來發(fā)現(xiàn)各種材料和結(jié)構(gòu)中的缺陷，也用于在生物醫(yī)學(xué)中測量生物體的弱磁場。該系統(tǒng)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(tǒng)中通常使用霍爾傳感器或超導(dǎo)量子干涉儀。近幾年出現(xiàn)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(jié)構(gòu)開發(fā)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(dǎo)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(yīng)的作用。這種效應(yīng)是在外部磁場的作用下測量高頻微型導(dǎo)線的阻抗。由于GMI傳感器中使用的微型導(dǎo)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(shù)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(chǎn)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(xiàn)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(guān)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(shè)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(jié)構(gòu)、磁性納米粒子群和生物弱磁場進行仔細研究。