[發明專利]一種基于太赫茲波吸收的磁場探測裝置

在審

• 申請號: 202210041415.8
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114415079A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 邵雅斌;陳晨;賈煬;于海龍;劉佳;馮恒利;張揚;吳桐
• 申請（專利權）人: 浙江樹人學院（浙江樹人大學）
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032
• 代理公司: 重慶萃智邦成專利代理事務所(普通合伙) 50231
• 代理人: 許攀

本發明涉及磁場探測技術領域，具體涉及一種基于太赫茲波吸收的磁場探測裝置，包括襯底、拓撲絕緣體層、磁致伸縮材料，拓撲絕緣體層置于襯底上，拓撲絕緣體層的表面設有空腔，磁致伸縮材料填充所述空腔。應用時，將該探測裝置置于待測環境中，太赫茲源發射太赫茲波，太赫茲波照射本發明的探測裝置，通過透射的太赫茲波變化實現磁場探測。由于太赫茲波具有較高的穿透能力，本發明將傳感物質與激發源、探測器分離，能夠實現非接觸式的磁場探測，在磁場探測領域具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及磁場探測技術領域，具體涉及一種基于太赫茲波吸收的磁場探測裝置。

背景技術

高精度磁場探測技術是現代探測技術的重要組成部分，高精度磁探測技術被廣泛地應用于海洋監測、航空探潛、地震預測、地磁匹配導航等領域。

目前的磁場探測技術主要是基于霍爾效應、磁阻效應、磁通門效應等?；魻栃脑硎牵涸诖艌鲎饔孟拢杂呻娮酉騻鞲形镔|的兩邊聚集，從而形成電勢差；磁阻效應的原理是：在磁場作用下，某些金屬或者半導體的電阻發生變化；磁通門效應的原理是：在磁場作用下，高導磁鐵芯的磁感應強度和磁場強度產生非線性關系。在這些探測技術中，需要外接電路聯通傳感物質，不能實現非接觸式探測，使用不方便。

太赫茲(THz)波是指頻率在0.1～10THz(波長為3000～30微米)范圍內的電磁波。太赫茲的波長比可見光長，具有高透射形、能量比較低，太赫茲波對許多介電材料和非極性物質具有良好的穿透性。另外，太赫茲波的光子能量低，只有4.1meV，對人體級生物體十分安全。因此，利用太赫茲波吸收能量的變化實現磁場探測，有望實現非接觸式的磁場探測，即將傳感物質只有待測磁場中，而太赫茲波源和太赫茲探測器不置于待測磁場內。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供了一種基于太赫茲波吸收的磁場探測裝置，包括襯底、拓撲絕緣體層、磁致伸縮材料，拓撲絕緣體層置于襯底上，拓撲絕緣體層的表面設有空腔，磁致伸縮材料填充所述空腔。在待測磁場中，磁場使得磁致伸縮材料產生膨脹，磁致伸縮材料壓迫拓撲絕緣體層，從而改變了拓撲絕緣體層的表面等離激元共振特性，通過拓撲絕緣體層表面等離激元共振特性的改變實現磁場探測。

更進一步地，襯底的材料為氧化鋁。太赫茲波能夠穿透氧化鋁，便于探測透射的太赫茲波。

更進一步地，拓撲絕緣體層的材料為硒化鉍。

更進一步地，空腔為圓形。

更進一步地，空腔不貫穿拓撲絕緣體層。這樣一來，和磁致伸縮材料接觸的拓撲絕緣體層具有更多的接觸面積，當磁致伸縮材料膨脹時，拓撲絕緣體層表面的表面態改變更多，從而更多地改變拓撲絕緣體層的局域表面等離激元共振，從而實現更高靈敏度的磁場探測。

更進一步地，空腔的底部與拓撲絕緣體層的底面之間的距離小于200納米，更進一步地空腔的底部與拓撲絕緣體的底面之間的距離小于100納米。這樣一來，磁致伸縮材料膨脹能夠更多地改變空腔底部拓撲絕緣體材料的表面態，從而更多地改變拓撲絕緣體層的局域表面等離激元共振，實現更高靈敏度的磁場探測。

更進一步地，磁致伸縮材料為超磁致伸縮材料。

更進一步地，超磁致伸縮材料為TbDyFe材料。

更進一步地，空腔周期性排布。

更進一步地，空腔排布的周期為方形周期。