Разработка Пермского Политеха позволит автономно и качественно измерять магнитные поля Земли
В современном мире все активнее применяются технологии для передачи световых сигналов на большие расстояния с помощью тонких нитей оптического волокна. Это важный элемент в сфере телекоммуникаций и интернета, а еще эти нити используют в медицине для проведения различных процедур и лазерных операций, в промышленности — для контроля процессов производства. Научное сообщество стремится к уменьшению массы и габаритов оптоволоконных систем и улучшению их технических характеристик. Ученые Пермского Политеха разработали первый в мире миниатюрный волоконно-оптический чувствительный магнитометр на основе резонатора.
Статья опубликована в научно-техническом журнале «Фотон-экспресс». Исследования выполнены при поддержке Министерства науки и высшего образования России. Магнитное поле возникает в результате движения электрических зарядов, таких как электроны. Оно окружает Землю и защищает поверхность планеты от солнечного ветра и космического излучения, влияет на погоду и жизнедеятельность населяющих Землю организмов.
Измерение магнитных полей помогает нам лучше понять и контролировать такое влияние. Однако это технически сложный процесс, который требует специального оборудования. Существует несколько методов измерения магнитных полей, одним из которых является использование оптического магнитометра. Принцип работы такого датчика реализуется с помощью чувствительного элемента из оптоволокна, который фиксирует малейшие изменения и колебания магнитного поля. С помощью подобного магнитометра можно измерять не только собственное поле Земли, но и находить аномалии – локальные искажения магнитного поля, вызванные техногенными или природными причинами. Например, залежами железной руды или затонувшим судном.
Массивные магнитометры бывают разных видов и применяются в различных областях науки и техники, например, для поиска подводных лодок, затонувших судов, неразорвавшихся боеприпасов, бочек с токсичными отходами, для поиска широкого диапазона месторождений полезных ископаемых. Также часто используются для позиционирования систем вооружения, прогнозирования погоды (по солнечным циклам), распространения радиоволн, исследования планет и звезд.
Для более узких отраслей, например, в медицине при мониторинге мозга и сердца, требуются миниатюрные магнитометры, чтобы получать более точные и качественные результаты.
Так как проводники с током создают вокруг себя магнитное поле, то магнитометрия позволяет решить актуальную задачу бесконтактного, удаленного измерения силы электрического тока.
Ученые ПНИПУ предложили перспективный способ решения этой проблемы с помощью волоконно-оптического магнитометра, который обеспечивает высокоточное измерение напряженности магнитного поля. В качестве чувствительного элемента вместо стандартной катушки политехники использовали кольцевой резонатор из двулучепреломляющего волокна. Такая реализация позволяет существенно уменьшить габариты устройства, так как катушка длиной один километр заменяется резонатором длиной порядка 10 метров. Предполагается, что итоговые линейные размеры устройства не будут превышать 15 сантиметров.
«Устройство работает на основе магнитооптического эффекта Фарадея. Он заключается в том, что плоскость, в которой происходят электрические колебания, вращается под действием магнитного поля. Это вращение преобразуется в сдвиг фазы световой волны и регистрируется с высокой точностью с помощью резонатора, выполненного из специального оптического волокна», – объясняет ведущий научный сотрудник, доцент кафедры «Общая физика» ПНИПУ Виталий Максименко.
Ученые отмечают, что устройство стало значительно меньше по весу и размерам по отношению к аналогам. Такой компактный волоконно-оптический магнитометр имеет существенное преимущество — мобильность. Его можно использовать в тех задачах, где необходимо с высокой точностью определять локализацию и характер аномалии магнитного поля в полевых условиях. Предполагаемые характеристики разрабатываемого устройства повысят его эффективность и увеличат спектр применения во многих отраслях науки и промышленности. Позволят использовать его, например, для обнаружения затонувших судов или неразорвавшихся боеприпасов, железных изделий в археологических изысканиях.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно