"Письма в журнал технической физики"
Вышедшие номера
Полностью оптический магнитометрический датчик для задач магнитоэнцефалографии и томографии сверхслабого поля
Переводная версия: 10.1134/S1063785020090126
Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), 19-29-10004
Вершовский А.К. 1, Пазгалев А.С.1, Петренко М.В. 1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: antver@mail.ioffe.ru, m.petrenko@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 15 апреля 2020 г.
В окончательной редакции: 23 мая 2020 г.
Принята к печати: 1 июня 2020 г.
Выставление онлайн: 29 июня 2020 г.

Предложен и экспериментально исследован вариант схемы магнитометрического датчика на атомарных парах цезия, использующий возбуждение магнитного резонанса модулированным излучением поперечной по отношению к магнитному полю сверхтонкой оптической накачки. Показано, что при использовании ячейки объемом 0.125 cm3 вариационная чувствительность такой схемы, оцененная по отношению крутизны сигнала в центре магнитного резонанса к дробовым шумам детектирующего излучения, достигает уровня < 10 fT/Hz1/2 в полосе частот порядка 850 Hz. Датчик, не излучающий радиочастотные поля, предназначен для работы в магнитоэнцефалографических комплексах. Рассмотрены возможные способы повышения быстродействия схемы для детектирования относительно быстрых (~ 4.2 kHz в поле 0.1 mT) сигналов прецессии магнитных моментов протонов в перспективных схемах томографии сверхслабого поля. Ключевые слова: оптически детектируемый магнитный резонанс, квантовый магнитометр, магнитоэнцефалография, томография сверхслабого поля.
  1. Hamalainen M., Hari R., Ilmoniemi R.J., Knuutila J., Lounasmaa O.V. // Rev. Mod. Phys. 1993. V. 65. N 2. P. 413--497. DOI: 10.1103/RevModPhys.65.413
  2. Van der Zwaag W., Schafer A., Marques J.P., Turner R., Trampel R. // NMR Biomed. 2016. V. 29. N 9. P. 1274--1288. DOI: 10.1002/nbm.3275
  3. Coffey A.M., Truong M.L., Chekmenev E.Y. // J. Magn. Reson. 2013. V. 237. P. 169--174. DOI: 10.1016/j.jmr.2013.10.013
  4. Inglis B., Buckenmaier K., SanGiorgio P., Pedersen A., Nichols M.A., Clarke J. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013. V. 110. N 48. P. 19194. DOI: 10.1073/pnas.1319334110
  5. Parkkonen L., Ilmoniemi R.J., Lin F.-H., Espy M. Ultra-low-field MRI and its combination with MEG // Magnetoencephalography: from signals to dynamic cortical networks / Eds S. Supek, C.J. Aine. Berlin-Heidelberg: Springer, 2014. P. 941--972
  6. Вершовский А.К., Пазгалев А.С. // ЖТФ. 2008. Т. 78. В. 5. С. 116--124. [Пер. версия: 10.1134/S1063784208050198]
  7. Borna A., Carter T.R., Goldberg J.D., Colombo A.P., Jau Y.-Y., McKay J., Weisend M., Taulu S., Stephen J.M., Schwindt P.D.D. // Phys. Med. Biol. 2017. V. 62. N 23. P. 8909-8923. DOI: 10.1088/1361-6560/aa93d1
  8. Kominis I.K., Kornack T.W., Allred J.C., Romalis M.V. // Nature. 2003. V. 422. N 6932. P. 596--599. DOI: 10.1038/nature01484
  9. Dang H.B., Maloof A.C., Romalis M.V. // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 97. N 15. P. 151110. DOI: 10.1063/1.3491215
  10. Scholtes T., Schultze V., IJsselsteijn R., Woetzel S., Meyer H.-G. // Phys. Rev. A. 2011. V. 84. N 4. P. 043416. DOI: 10.1103/PhysRevA.84.043416
  11. Schultze V., Schillig B., IJsselsteijn R., Scholtes T., Woetzel S., Stolz R. // Sensors. 2017. V. 17. N 3. P. 561. DOI: 10.3390/s17030561
  12. Savukov I.M., Stolz V.S., Volegov P.L., Espy M.A., Matlashov A.N., Gomez J.J., Kraus R.H. // J. Magn. Reson. 2009. V. 199. N 2. P. 188--191. DOI: 10.1016/j.jmr.2009.04.012
  13. Bell W.E., Bloom A.L. // Phys. Rev. Lett. 1961. V. 6. N 6. P. 280--281. DOI: 10.1103/PhysRevLett.6.280
  14. Попов Е.Н., Бобрикова В.А., Воскобойников С.П., Баранцев К.А., Устинов С.М., Литвинов А.Н., Вершовский А.К., Дмитриев С.П., Картошкин В.А., Пазгалев А.С., Петренко М.В. // Письма в ЖЭТФ. 2018. Т. 108. В. 8. С. 543--548. [Пер. версия: 10.1134/S0021364018200122]
  15. Ossadtchi A.E., Kulachenkov N.K., Chuchelov D.S., Dmitriev S.P., Pazgalev A.S., Petrenko M.V., Vershovskii A.K. // 2018 Int. Conf. Laser Optics (ICLO). IEEE, 2018. P. 543. DOI: 10.1109/LO.2018.8435740
  16. Вершовский А.К., Дмитриев С.П., Козлов Г.Г., Пазгалев А.С., Петренко М.В. // ЖТФ. 2020. Т. 80. В. 8. С. 1243--1253. DOI: 10.21883/JTF.2020.08.49533.438-19
  17. Alexandrov E.B., Balabas M.V., Pasgalev A.S., Vershovskii A.K., Yakobson N.N. // Laser Phys. 1996. V. 6. N 2. P. 244--251
  18. Budker D., Romalis M. // Nature Phys. 2007. V. 3. N 4. P. 227--234. DOI: 10.1038/nphys566
  19. Jau Y.-Y., Post A.B., Kuzma N.N., Broun A.M., Romalis M.W.V., Happer W. // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. N 11. P. 110801. DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.110801
  20. Groeger S., Bison G., Schenker J.-L., Wynands R., Weis A. // Eur. Phys. J. D. 2006. V. 38. N 2. P. 239--247. DOI: 10.1140/epjd/e2006-00037-y

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.