[發明專利]基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法

有效

• 申請號: 201710108236.0
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106932737B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 曾祥堉;單新志;王冠學;苗玉;高秀敏
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01R33/00
• 分類號: G01R33/00;G01R33/035
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

本發明涉及一種基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，基于微納減材加工和3D材料增材加工原理，結合光控導電機理，在透明基底上加工出微納微腔體陣列每個微納微腔體包括工作介質處藏區和磁力傳感區，完成內部膜層加工；在微腔體內工作介質處藏區加工處堿金屬符合材料沉積點；進行氣體注入和密封形成封閉微納微腔體陣列；然后進行外部光電敏感膜層加工，構建光控導電層；在外部集成微小光源和光電傳感器；利用全光原子磁力傳感行為，進行時序控制，實現光泵浦光調控的高空間高時間分辨率磁場傳感制備。具有制備工藝簡單、結構簡潔、無需低溫制冷系統、靈敏度高、檢測信息量大、空間分辨率高、靈活性好、可實現小型化等特點。

技術領域

本發明涉及一種磁力傳感器制備方法，特別是一種基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法。

背景技術

磁傳感器指的是各種用于測量磁場的傳感器，也可以稱為磁力儀、高斯計，在國際單位制中描述磁場的物理量是磁感應強度，單位是特斯拉。在早期，電磁領域高斯單位盛行，因此磁強計也稱為高斯計。磁感應強度是矢量，具有大小和方向特征，只測量磁感應強度大小的磁強計稱為標量磁強計，而能夠測量特定方向磁場大小的磁強計稱為矢量磁強計，常見的磁力傳感器有磁通門磁強計、磁阻磁強計、質子旋進磁強計、堿金屬光泵磁強計等。磁力傳感器在磁物探、磁導航、無損檢測、防偽技術、加密解密、刑偵、腦科學、心肺科學、生物磁學、生命醫療、生物技術、健康檢測、疾病診療、人機交互、智能控制、行為組織、心理學、智慧感知等領域應用廣泛，隨著改革領域的發展，對磁力傳感器應能要求也急劇提高，目前在靈敏度上表現最好的磁力傳感器為原理磁力傳感器，在應用上對靈敏度要求很高的有磁物探、磁導航、腦科學等領域，所以原子磁力傳感器構建方法至關重要。

在先技術中，存在磁力傳感裝置制備方法和設備，商業化的瑞典Elekta公司生產Elekta Neuromag TRIUX型號腦磁圖儀；美國Tristan公司生產MagView型號腦磁圖儀，技術可以參見美國專利，專利名稱為high-reslution magenetoencephalography system,components and methods,翻譯成中文為：高分辨率腦磁圖系統、部件與方法，專利號為US7197352B2，專利授權時間為2007年3月27日。在先技術具有相當的優點，但是，仍然存在一些本質不足：1）磁場傳感裝置所基于的原理為超導量子干涉器件檢測磁場，以磁通量量子化和約瑟夫森隧穿效應兩種物理現象為檢測原理，必需低溫制冷系統，通常采用液氮或液氦制冷，系統結構復雜；2）檢測裝置檢測靈敏度受限于檢測原理和系統構建復雜度，檢測的靈活性差；3）裝置體積大，無法實現小型化，構建成本高，檢測磁場空間分辨率有限。

發明內容

本發明的目的在于針對上述技術的不足，提供一種基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，該方法具有制備流程簡單、集成化程度高、無需低溫制冷系統、系統結構簡單、便于構建、靈敏度高、檢測信息量大、空間分辨率高、靈活性好、體積小、可實現小型化、功能易于擴充、應用范圍廣等特點。

本發明的技術方案是：一種基于膜層增材加工的原子磁力傳感器制備方法，其步驟為：首先，基于微納減材加工和3D材料增材加工原理，結合光控導電機理，根據所需磁場檢測要求，進行磁力傳感器微結構設計，在透明基底上加工出微納微腔體陣列，每個微納微腔體包括工作介質處藏區和磁力傳感區，工作介質處藏區和磁力傳感區相互連通，并且完成內部膜層加工；在微納微腔體的工作介質處藏區加工處堿金屬符合材料沉積點，進行氣體注入和密封形成封閉微納微腔體陣列；然后進行外部光電敏感膜層加工，構建光控導電層；再外部集成微小光源以及光電傳感器，光源泵浦光源、加熱光源和檢測光源；利用全光原子磁力傳感行為，進行時序控制，實現光泵浦光調控的高空間高時間分辨率磁場傳感制備。