2023世界制造業大會期間,國儀量子推出了自主研制的“量子自旋磁力儀(SpinMag-I)”,這是一款能耗低、易于攜帶,磁場靈敏度極高的商用量子傳感器,可用于心磁、腦磁、地磁等弱磁場的精密測量,探測靈敏度較經典技術(霍爾效應傳感器)提高10萬倍,有望在生物醫學、工業檢測、地球物理等領域孕育新的變革。
2023世界制造業大會開幕式
量子自旋磁力儀(SpinMag-I)
量子自旋磁力儀(SpinMag-Ⅰ)
量子自旋磁力儀(SpinMag-I)利用堿金屬原子(Rb-87)外層電子自旋性質,以泵浦激光作為操控手段,使堿金屬原子產生自旋極化。在外界弱磁場的作用下,堿金屬原子發生拉莫爾進動,改變對檢測激光的吸收,從而實現高靈敏度的磁場測量。量子自旋磁力儀具有靈敏度高、體積小、能耗低、易于攜帶的特點,未來將引領人類在科學研究、生物醫學等磁傳感領域進入量子時代。
面向極弱磁測量,助力心磁、腦磁成像研究
SpinMag-I的探測靈敏度小于15fT/√Hz。高靈敏度優勢帶來了獨特的應用,目前最為突出的應用是生物磁成像(腦磁和心磁)。
腦磁研究設備。圖片來源于網絡
腦磁是由于腦細胞群體自發或誘發的活動,產生復雜的生物電流引起的,該信號可通過SpinMag-I捕獲,按一定的數學模型重建形成數學圖像,從而獲得者腦磁圖像。腦磁成像可以用于癲癇、帕金森、老年癡呆等功能性疾病的篩查,相較于當前基于超導量子干涉儀技術(SQUID)的腦磁圖儀,具有更低的成本。同時,量子自旋磁力儀也為類腦計算、腦機接口等腦科學前沿研究提供了更多的技術手段。
SpinMag-I也可用于心磁測量,對心肌缺血等心血管疾病進行功能性診斷及研究,基于該方法的心磁檢測具有無創、無輻射的優點,相較于當前的超聲、CT、核磁方法更具安全性。
產品特點
小型化
SpinMag-I的探頭尺寸約為30×16×12 mm3,并持續向小型化方向發展。這是由于小型化的探頭可以更容易地集成到移動設備、便攜式儀器或醫療設備中;同時,小型化通常伴隨著功耗的降低,這有助于提高設備能效,滿足SpinMag-I長時間運行的需求。
多方向測量
SpinMag-I支持單軸(Y軸或Z軸)及雙軸測量(Y&Z軸)兩種模式。在不增加探頭數量的情況下,測量Y&Z方向的分量可以最大限度地獲取磁場信息。
SpinMag-Ⅰ探頭
多通道、易集成
SpinMag-I具有多通道、易集成的優勢。SpinMag-I具有單通道/主機和多通道/主機形式,目前最多支持拓展至256通道。通過在多個通道上分布傳感單元,能夠實現空間中局部區域磁場測量。例如,在腦磁探測時,通過將陣列式傳感器排布覆蓋患者整個頭部,可實現自然運動狀態下“穿戴式”測量。相比于單通道,多通道可以同時采集頭部多個位置的磁信號,有助于疾病溯源和病情分析。
智能化控制軟件
SpinMag-I控制軟件可同時連接多個探頭傳感器,實現多探頭同時測量,主要功能包括:一鍵啟動(Auto start)、時域信號測量、頻域信號測量等。
SpinMag-I控制軟件界面
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