Исследовательская группа Пермского Политехнического университета представила новую конструкцию компактного оптического магнитометра, предназначенного для применения в авиационной навигации и геологоразведке. Разработка позволяет повысить точность и упростить конструкцию прибора, что особенно актуально в условиях зависимости России от импорта подобных устройств и необходимости создания отечественных высокотехнологичных решений.
Магнитометры — это приборы, измеряющие магнитные поля. Они широко используются для поиска полезных ископаемых, обнаружения металлов, коррекции курса воздушных судов, а также в медицинской диагностике, например, для мониторинга состояния сердца и головного мозга. В геологоразведке и авиации особое значение имеют оптические магнитометры, способные фиксировать аномалии магнитного поля Земли, что позволяет выявлять залежи руды или корректировать навигацию самолетов.
Технологические особенности
В традиционных оптических магнитометрах используется длинное (до 1 км) оптическое волокно, свернутое в катушку. Команда Пермского Политеха предложила заменить его на короткий (10 м) отрезок SPUN-волокна, замкнутый в кольцевой оптический резонатор. Такая схема позволяет свету многократно проходить по кольцу, что обеспечивает необходимую чувствительность при значительно меньших габаритах устройства. Это решение существенно упрощает конструкцию и снижает вес прибора, что важно для мобильных и авиационных применений.
Для повышения чувствительности магнитометра используется эффект поляризации света: в приборе необходим «закрученный» (круговой) свет, который традиционно формируется с помощью отдельной кристаллической пластинки. В новой конструкции ученые отказались от этой дополнительной детали, объединив два типа оптических волокон. В месте их соединения линейная поляризация автоматически преобразуется в круговую, что позволяет упростить и удешевить производство датчика.
Экспериментальные результаты и перспективы
В ходе экспериментов SPUN-волокно успешно фиксировало магнитные поля с индукцией от 0,01 Тл — это примерно в 200 раз слабее, чем у бытового магнита. Такая чувствительность делает прибор востребованным для контроля качества металлов, поиска металлических объектов под землей и в авиационной навигации, где требуется обнаружение намагниченных деталей или скрытых препятствий.
Разработка поддержана Министерством науки и высшего образования РФ (проект № FSNM-2023-0006), а результаты опубликованы в журнале «Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics» (том 88, 2024).
Исследователи отмечают, что дальнейшее совершенствование технологии позволит повысить чувствительность магнитометра, открывая возможности для его применения в медицинской диагностике. В перспективе отечественные компактные магнитометры могут стать конкурентоспособной альтернативой зарубежным аналогам, сочетая высокую точность и малые размеры.
