Enheten för bestämning av magnetfältets orientering fungerar som en kompass. Om du håller den mot en magnet (här, silvergrå), den blåröda stiftet roterar så att dess röda ände pekar i riktning mot nordpolen. Upphovsman:Paul Scherrer Institute/Mahir Dzambegovic
Forskare vid Paul Scherrer Institute PSI har utvecklat en ny metod med vilken starka magnetfält exakt kan mätas. De använder neutroner från SINQ -källan. I framtiden, Det kommer därför att vara möjligt att mäta fälten av magneter som redan är installerade i enheter och därmed är otillgängliga med andra sonderingstekniker. Forskarna har nu publicerat sina resultat i tidskriften Naturkommunikation .
Neutroner är, som namnet antyder, elektriskt neutrala och är byggstenarna i nästan alla atomkärnor. Neutroner interagerar med magnetfält på grund av deras så kallade snurr. Forskare vid Paul Scherrer Institute PSI har nu visat att den här egenskapen kan användas för att visualisera magnetfält. De använde polariserade neutroner, vilket betyder att alla neutroner har samma rotationsorientering.
Om strålar av polariserade neutroner passerar genom ett magnetfält, en brytning av neutronstrålen kan detekteras bakom detta fält. Från brytningsmönstret, magnetfältet och i synnerhet skillnaderna i fältstyrkor kan rekonstrueras. För första gången denna metod, även känd som polariserad neutrongitterinterferometri (pnGI), har använts för att mäta magnetfält.
En miljon gånger starkare än jordens magnetfält
pnGI kan användas för att mäta mycket starka magnetfält med en så kallad gradientstyrka i storleksordningen 1 Tesla per centimeter. "Detta gör att vi kan röra oss i storleksordningar ungefär en miljon gånger starkare än jordens magnetfält, "säger Christian Grünzweig, en neutronforskare vid Paul Scherrer Institute PSI. Tills nu, neutroner kunde bara användas för att mäta betydligt svagare magnetfält.
Christian Grünzweig (vänster) och Jacopo Valsecchi tittar på en magnet som liknar den som används, till exempel, i magnetiska klistermärken för kylskåpsdörrar. Med enheten håller Grünzweig, magnetfältets orientering kan bestämmas. Upphovsman:Paul Scherrer Institute/Mahir Dzambegovic
Från generatorer till MR -system
Många applikationer är tänkbara för den nya metoden, framför allt eftersom neutroner tränger in i de flesta material icke-destruktivt. "Vi kan också undersöka magnetfält som är svåra att komma åt eftersom de redan är inbyggda i en apparat, "förklarar Jacopo Valsecchi, första författare till studien och en doktorand som arbetar vid PSI. "Applikationerna sträcker sig från generatorer i bilmotorer till många komponenter i energiförsörjningssystemet till magnetfält från magnetresonans -tomografisystem som används i medicin."
Forskarna bevisade att deras metod fungerar genom att använda datormodeller för att simulera de förväntade resultaten av mätningen. De kontrollerade sedan om jämförbara resultat faktiskt kunde uppnås med en verklig mätning. "Resultaten från simuleringarna och de faktiska mätresultaten stämmer mycket väl överens, säger Grünzweig.
Med den nya metoden, fluktuationer i magnetfältet kan också detekteras. Till exempel, även permanentmagneter, som de som är bekanta från magnetiska klistermärken för kylskåpsdörrar, inte har ett homogent magnetfält. "Vi kan nu upptäcka möjliga gradienter, även om magnetfältet är mycket starkt, säger fysikern Valsecchi.
Forskarna har nu publicerat sina resultat i tidskriften Naturkommunikation .
