مگنتومتر پمپ اپتیکی (Optically Pumped Magnetometer)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مگنتومتر پمپ اپتیکی (Optically Pumped Magnetometer) :
مگنتومتر پمپ اپتیکی (OPM) یکی از حساس ترین نوع مغناطیس سنج ها برای اندازه گیری میدان های مغناطیسی ضعیف است. این سنسورها بر اساس برهمکنش نور با بخار اتم های قلیایی (مانند پتاسیم، روبیدیم، سزیم) در یک سلول شیشه ای کار می کنند. با استفاده از نور پمپ لیزر، می توان جمعیت اتم ها را در یک سطح انرژی خاص (قطبی کردن اسپین) متمرکز کرد. سپس، حضور یک میدان مغناطیسی خارجی باعث تغییر در میزان جذب نور لیزر (یا تغییر در قطبش نور) می شود. با اندازه گیری این تغییرات، می توان میدان مغناطیسی را با حساسیت فوق العاده بالا (در حد فمتوتسلا) اندازه گیری کرد. OPMها هم می توانند به صورت اسکالر (شدت کل) و هم به صورت بردار (مؤلفه ها) کار کنند.
اصل کار (ساده شده): اتم ها دارای ترازهای انرژی مغناطیسی (زیرترازهای زیمان) هستند. با تابش نور لیزر با قطبش دایروی (پمپ نوری)، اتم ها به یک زیرتراز خاص (با اسپین ماکزیمم) وادار می شوند. در این حالت، اتم ها دیگر نور را جذب نمی کنند (سلول شفاف می شود). با اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی، فرکانس تقدم اسپین اتمی (فرکانس لارمور) تعیین می شود. با استفاده از یک میدان RF یا با مدولاسیون نور، می توان این تقدم را اندازه گیری کرد. فرکانس تقدم متناسب با میدان مغناطیسی است.
مزایا:
حساسیت بسیار بالا (تا ۱ fT/√Hz).
پهنای باند خوب.
عدم نیاز به خنک سازی برودتی (در مقایسه با SQUID).
قابلیت ساخت به صورت بردار و اسکالر.
معایب:
پیچیدگی اپتیکی و الکترونیکی.
اندازه نسبتا بزرگ (در مقایسه با سنسورهای حالت جامد).
حساسیت به میدان های ناهمگن و شیب میدان.
\[ f_L = \frac{g \mu_B B}{h} \quad \text{(فرکانس لارمور اتمی)} \]کاربردها: مگنتوسفالوگرافی (MEG) و مگنتوکاردیوگرافی (MCG) - اندازه گیری میدان های مغناطیسی مغز و قلب، تشخیص مواد معدنی، نقشه برداری مغناطیسی با وضوح بالا، علوم فضایی، و جستجوی ماده تاریک.
