Нові датчики здатні виявляти підводні човни на глибині до 500 метрів

23 серпня 2026 р. 19:24

23 серпня 2026 р. 19:24

Китайські вчені розробили мініатюрний магнітний датчик із рекордно низьким рівнем шуму, який здатний реєструвати надзвичайно слабкі магнітні поля. У перспективі ця технологія може знайти застосування в різних сферах - від носимої електроніки та медичних приладів до систем виявлення об’єктів під водою, повідомляє SCMP.

Розробку створили дослідники з Інституту фізичних наук Хефея та Нінбо. В її основі лежить вдосконалений датчик Холла, в якому вчені змогли суттєво зменшити паразитний шум матеріалу та зберегти високу чутливість до зовнішнього магнітного поля.

Датчики Холла працюють завдяки добре відомому фізичному ефекту: електричний струм проходить через тонкий магнітний матеріал, а зовнішнє магнітне поле відхиляє рухомі електрони. У результаті на краях матеріалу виникає поперечна напруга, величина якої залежить від сили магнітного поля.

Проблема виникає під час реєстрації дуже слабких полів. Сам матеріал датчика постійно зазнає внутрішніх магнітних флуктуацій. Їхньою причиною можуть бути теплові та квантові процеси, а паразитний сигнал, що виникає, здатний буквально перекривати корисні дані.

Китайські дослідники вирішили цю проблему не за рахунок традиційного охолодження, а завдяки зміні самої магнітної структури чутливого елемента.

Дослідники використали штучно створений феримагнетик - багатошаровий магнітний матеріал, у якому спінові структури здатні дуже швидко змінюватися.

За їхніми спостереженнями, чим швидше переміщуються ці магнітні структури, тим нижчим стає низькочастотний шум . Завдяки цьому датчику вдалося значно поліпшити співвідношення між корисним сигналом і внутрішніми перешкодами.

Чутливий елемент має площу всього 20 на 20 мікрометрів . При частоті 1 Гц чутливість склала близько 15,7 нТл/√Гц , що, за даними дослідників, майже в десять разів краще за показники звичайних феромагнітних датчиків Холла порівнянного класу.

При цьому збереглася висока чутливість до зовнішнього магнітного поля.

Невеликий розмір розробки відкриває можливості для її використання там, де великі магнітні сенсори не застосовуються. На думку авторів роботи, технологія може використовуватися в «розумних» годинниках, медичних пристроях, автомобільній електроніці та лабораторних системах для біологічних досліджень .

Ще один перспективний напрям - магнітна мікроскопія високої роздільної здатності, яка дозволяє вивчати властивості наномагнітних матеріалів.

За даними SCMP, теоретично такий сенсор здатний реєструвати слабкі магнітні сліди великих металевих об’єктів під водою на значній відстані, аж до сотень метрів. Дослідники розглядають це як одне з потенційних застосувань нової технології.

Вчені вважають, що виявлена ними залежність - зниження шуму при прискоренні спінової динаміки - може бути характерною й для інших магнітних матеріалів.

Надалі дослідники планують оптимізувати структуру датчика та підібрати матеріали з ще швидшою зміною магнітних станів. Це, на їхню думку, дозволить додатково знизити рівень шуму та створювати надчутливі компактні сенсори, здатні працювати при кімнатній температурі без складних систем охолодження .

Наука