Onderzoekers meten routinematig magnetische velden om een ​​breed scala aan natuurlijke fenomenen beter te begrijpen, waaronder geologische bewegingen, zonnevlammen, neuronale communicatie in de hersenen, en chemische processen op moleculaire schaal.

Veel state-of-the-art magnetische veldmetingen worden uitgevoerd in afgeschermde omgevingen met zorgvuldig gecontroleerde omstandigheden. Maar aanzienlijke vooruitgang in de gevoeligheid van magnetometers ging ook gepaard met serieuze pogingen om deze magnetometers in uitdagende werkomgevingen te brengen.

In AVS Kwantumwetenschap , onderzoekers van de Universiteit van Washington, Johannes Gutenberg-Universitaat, en de Universiteit van Californië, Berkeley geeft een overzicht van hoe de onderzoeksgemeenschap deze gevoelige metingen heeft bereikt in extreme omgevingen en buiten sterk gecontroleerde omgevingen. De onderzoekers bespreken manieren waarop verschillende overwegend optisch gepompte magnetometertechnologieën zijn aangepast voor gebruik in een breed scala aan lawaaierige en fysiek veeleisende omgevingen.

"Je zult enkele afbeeldingen en besprekingen zien van magnetometer-implementaties die niet vaak worden gezien in standaard wetenschappelijke tijdschriftartikelen, " zei auteur Kai-Mei Fu. "We wilden alle dingen benadrukken die 'fout' kunnen gaan om de inzet van de tools en trucs te motiveren die de gemeenschap heeft ontwikkeld om deze uitdagingen te verminderen."

Terwijl magnetometers met een hoge gevoeligheid aantrekkelijk zijn voor het meten van minieme signalen, experimentatoren hebben ook te maken met de omgeving waarin de meting zal worden uitgevoerd.

De onderzoekers onderzoeken relevante magnetische ruisbronnen die alomtegenwoordig zijn in het laboratorium, veld, en stedelijke omgevingen, zoals een passerende auto of een bewegende lift. De onderzoekers onderzoeken de gebruikelijke technieken om het signaal te verbeteren en de ruis te verminderen, licht werpen op opkomende hybride sensoren waarin het correleren van verschillende sensormodaliteiten bijzonder nuttig kan zijn bij het omgaan met uitdagende omgevingen.

De onderzoekers onderzoeken de fysieke uitdagingen in praktische, hooggevoelige magnetometrie, vooral in een van de belangrijkste gebieden van magnetometrie, de studie van materialen. Voor deze onderzoeken is sensoren moeten kunnen werken bij extreme temperaturen, van extreme hitte tot cryogene kou, en in drukken variërend van zeer hoog tot zeer laag.

Ze onderzoeken ook magnetometrie op cellulair niveau, omdat er grote belangstelling is ontstaan ​​voor het gebruik van magnetometrie om biologische processen en biomoleculaire structuren van levende organismen te bestuderen, inclusief magnetometrie van de hersenen, zenuwen, en spier.

"Het huidige scala aan toepassingen in optisch gepompte magnetometers is echt enorm - van het bewaken van magnetische storingen in de nabije ruimte tot het detecteren van neurale activiteit, " zei Fu. "We hopen dat deze recensie de lezer een reeks algemene en specifieke ideeën zal bieden over hoe verschillende uiteenlopende uitdagingen kunnen worden aangegaan die zich voordoen op het gebied van nauwkeurige magnetische of andere metingen in de praktijk."