简介:美国宇航局的欧罗巴快船号航天器于 2024 年 10 月 14 日从肯尼迪航天中心成功发射。它将在接下来的 5.5 年内巡航,然后到达木星系统,在那里它将多次飞越木卫二,以表征其地下海洋的宜居性 [1,2]。欧罗巴快船磁力仪 (ECM) 对于确定海洋的厚度和电导率至关重要 [3,4]。ECM 由三个三轴磁通门 (FG) 磁力仪组成,它们位于梯度仪配置的吊杆上。2024 年 11 月 5 日,在三个传感器均已通电并以高速率模式 (16 个样本/秒) 收集数据的情况下,8.5 米磁力仪吊杆成功部署。在这项工作中,我们展示了 ECM 在此期间对航天器场和行星际磁场 (IMF) 的首次观测。
维持不同类型光学模式的磁性纳米结构已用于磁力测定法和无标签的超敏感折射率探测,其中主要挑战是实现紧凑型设备,这些设备能够将这项技术从研究实验室从研究实验室转移到智能行业。这种观点讨论了在实现包含新架构和材料的创新传感器时的最新和新兴趋势,这些传感器利用了使用外部施加的磁场来主动操纵其光学特性的独特能力。除了在所谓的磁质体中使用良好的传播和局部等离子场外,我们还确定了全型平台的新潜力,用于感知要克服金属成分固有的损失。在描述最近的进步时,重点放在了几种可行的工业应用上,试图使我们对这个有前途的研究领域的未来构成融合光学,磁性和纳米技术的未来。
本论文致力于研究和开发适用于恶劣的太空环境的磁强计。由于在磁通门传感器领域已发表大量研究,因此本文仅涉及其中一小部分,主要关注具有各向异性磁阻 (AMR) 的传感器。主要目标是确定市售的现成组件 (COTS) 在辐射要求高且温度不稳定的环境中是否适用。与更广泛使用的磁通门相比,AMR 传感器的噪声高出 1 或 2 个数量级(分辨率/灵敏度较差),但在所有其他参数(尺寸、质量、功耗等)方面,它们要么相当,要么更好。最重要的是,对于通常在低地球轨道上运行的卫星(立方体卫星/小型卫星)部分,测量的磁场相对较强,不需要极高的灵敏度/低噪声,因此 AMR 传感器具有吸引力。
小型卫星在国防领域的重要性日益凸显。自 2000 年以来,出于民用、探测和军事目的,已发射了 6,000 多颗小型卫星,重量从几公斤到 500 公斤不等。这些航天器比地面卫星具有多项优势,例如,态势感知能力更强、通信能力更强、弹性更强,这些优势通常位于低地球轨道,即 2000 公里的高度。小型卫星系统经济高效且结构紧凑,可快速部署到监视、侦察和监测任务中。小型卫星体积小,任务规划更灵活,并降低了被发现的风险。将小型卫星整合到北约国防系统中将增强军事能力,大大提高行动自由、信息自由,并最终提高作战优势。
摘要:测量太阳的磁场是监测太阳活动和预测空间天气的关键组成部分。本文提出的研究的主要目的是研究在保留其光学质量的同时减少太阳能磁力仪的尺寸和重量的可能性。本文介绍了一系列不同的设计,以及它们的优势和优势,以及对每个设计的光学性能的分析。所有提出的设计均基于磁光线过滤器(MOF)技术。是设计研究的结果,提出了一个超级紧凑的布局,提出了一个微型太阳能磁性图。尺寸为345 mm×54 mm×54 mm,光质量几乎在衍射极限处。该设计的入口焦距为f/17.65,在望远镜图像焦平面上的板尺度为83.58 arcsec/mm,并且产生0.79的宏伟速度。视野的直径为1920 Arcsec,相当于±0.27度,足以覆盖整个太阳盘。
激光被调到碱金属的 D 线(此处显示为钠)。这会将原子激发到磁敏感状态。磁场使其振荡(拉莫尔进动),我们通过光学检测。该频率与总磁场成正比,精度极高。这允许测量微小(0.0001nT)磁场
§ 金刚石、碳化硅(SiC)和六方氮化硼(hBN)拥有各种光学可及的自旋活性量子中心 § 在环境条件下具有优异的相干特性(“室温下的量子比特”) § 由于塞曼分裂,缺陷的能级结构对磁场高度敏感
简介 磁法有多种应用,例如采矿勘探、未爆炸弹药 (UXO) 探测和考古学 (Nabighian 等人,2005)。概念始终相同:测量由于地面磁化不均匀性而导致的磁场横向变化。根据勘测目的,测量范围很广,从地面几平方米到高海拔的平方公里。通常,磁数据是使用光泵或质子进动原理的标量磁强计获得的。它们给出场的总磁强度 (TMI) 的伪绝对值。但是,这种技术有一些局限性。基于进动(质子和 Overhauser)的磁强计坚固耐用且非常简单。它们的灵敏度约为 0.1 纳特斯拉 (nT),但采样率不能超过几赫兹,这对于高速测量或测量更高频率的时间变化可能会有问题。基于光泵浦的磁强计具有高灵敏度,通常低于 0.01 nT。采集率高达几十分之一赫兹,但它们比进动类型更复杂且更脆弱。无论如何,测量的 TMI 包括设备本身的磁效应,这对精确测量来说是一个问题。磁化设备越大,它应该安装在离磁强计越远的地方。因此,紧凑型设备的设计十分困难。我们通过使用磁通门矢量磁力仪克服了这些限制。
磁方位角通常可以通过磁力计的输出数据来评估。这些传感器能够估计基本方向的方向,从而计算出与北方的倾斜度。它们的测量结果包含由周围硬磁和软磁材料引起的误差。它们的影响可以通过适当的校准来消除,因此这是测量磁方位角过程中无法避免的重要步骤。然而,即使经过校准,测量结果也会受到磁力计本身不确定性的影响。因此,必须将输出数据与其他方法交替使用才能获得更精确的结果。陀螺仪为上述问题带来了解决方案。它们可以测量相对于测量起点的方位角。仅凭这种方位角是不可能检测到与北方的倾斜度的。然而,陀螺仪的测量可以伴随磁力计获得的磁方位角,并提高整体精度。如何结合这两个方位角的一种选择属于数字滤波器领域。对于这种情况特别有用的是线性互补滤波器。
A. Gottscholl 等人。碳化硅中自旋缺陷的超辐射在微波激射中的应用。光子前沿。3,886354 (2022) 作者联系信息:andreas.p.gottscholl@jpl.nasa.gov