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Dispositivo per la detezione di campi magnetici ultra bassi

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Introduzione

Un dispositivo per la detezione di campi magnetici ultra deboli, come quelli generate da sorgenti biologiche, che lavora a 77K e con lettura completamente ottica, robusto ai campi magnetici esterni DC e pulsati. Il nostro sensore è un buon candidato per un sistema multicanale in grado di visualizzare l’attività e la connettività cerebrali con alta risoluzione spaziale e temporale, combinando la magnetoencefalografia con le immagini per risonanza magnetica e la stimolazione magnetica transcranica in un unico sistema.

Caratteristiche Tecniche

Il campo magnetico esterno Hext, prodotto dal cervello o dall’attività muscolare o da tessuti magnetizzati, è trasdotto in una supercorrente I che circola in un anello di pick-up superconduttivo e che genera un campo magnetico interno Hint amplificato e fortemente non uniforme attorno alla nanocostrizione. Il risonatore meccanico magnetico è accoppiato a Hint e di conseguenza cambia la sua frequenza di risonanza meccanica. Un trasduttore, preferenzialmente ottico, rileva e misura la variazione della frequenza di risonanza.

Il dispositivo può essere realizzato attraverso microlavorazione superficiale e processi di deposizione a passi multipli o tramite chip/wafer bonding. In una configurazione autonoma, il dispositivo opera in una camera da vuoto realizzata con materiale non magnetico e conduttore termico. Il risonatore è accoppiate a una fibra ottica, che entra nell’alloggiamento del sensore attraverso un passante. La sensibilità attesa è di alcuni Hz/T e il limite di detezione previsto di circa 10 fT/sqrt(Hz) su una larghezza di banda di 10 kHz.

Il progetto che ha sviluppato questo dispositivo ha ricevuto finanziamento dalla convenzione di sovvenzione No.828784 del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 della Commissione Europa.

Possibili Applicazioni

  • Detezione di campi magnetici ultra bassi;
  • Detezione di segnali biomagnetici;
  • Imaging diagnostico;
  • Detezione di inquinamento elettromagnetico.

Vantaggi

  • Robustezza a campi magnetici esterni;
  • Scalabilità (bassi fattori di forma);
  • Lettura completamente ottica (tramite fibre ottiche);
  • Imaging multimodale/canali multipli;
  • Alto rapporto segnale/rumore;
  • Larghezza di banda pseudo DC- 10 kHz;
  • No interferenza, no cross-talk, no loop di massa o correnti indotte;
  • Integrazione versatile con altre tecniche e riproducibilità con tecnologie di fabbricazione standard.