新型磁光传感器可耐受极端环境

Sandia美国国家实验室的研究人员已获得一项磁光传感器专利，该传感器利用稀土晶体和激光来测量强磁场和电流的强度。

“我们认为这项技术是磁场测量领域的一项重大改进，”Sandia的物理学家、该传感器的共同发明人Israel Owens表示。“我们认为它对于聚变、高能物理和电力公用事业行业的研究尤其重要。我们对未来的发展感到非常兴奋。”

工作原理：在该传感器中，偏振激光穿过一块橡皮擦大小的晶体。当晶体暴露于磁场时，光的偏振会发生旋转，其旋转量与平行于晶体长边的磁场分量强度呈线性正比。Owens表示，通过精确测量该旋转量，系统就能确定磁场强度。

根据专利，激光波长和晶体长度是定义系统场灵敏度和动态范围的关键参数。该系统无需外部校准或对信号进行数学积分。

有几种候选晶体可用于此类系统，但该专利重点关注铽镓石榴石，其中铽离子的顺磁特性有助于产生强法拉第效应。

关注聚变：聚变装置中的面向等离子体部件必须承受极其恶劣的环境，包括暴露在高温和辐射水平下，这些会干扰测量并使许多通常用于设计传感器的材料发生退化。

“聚变涉及很多方面，”Owens说。“他们使用强磁场将等离子体约束在适当位置。能够测量其等离子体的磁约束对他们来说很重要。我们的技术具有在传统传感器会短路的环境中工作的独特能力。”

通过在Sandia的高能辐射兆伏电子源III和短脉冲高强度纳秒X射线源（SPHINX）上进行测试，Owens及其团队发现，他们的稀土晶体传感器具有传统传感器的精度，同时对强辐射和电磁干扰具有更强的耐受性。

“我们在SPHINX上做了相当多的测试，与传统传感器相比，我们看到了更小的统计离散度，”Owens说。

Owens的团队才刚刚开始在真实的等离子体环境中测试该传感器，但他相信，在传统金属传感器会短路、传统光纤传感器会变暗的环境中，他们的技术将能够正常工作。