INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE 18 – 19 November 2016, GABROVO
МАГНИТОГРАДИОМЕТЪР НА ОСНОВАТА НА ХОЛ СЕНЗОР HALL SENSOR BASED MAGNETOGRADIOMETER S. V. Lozanova, L. O. Altunyan Institute of Systems Engineering and Robotics at Bulgarian Academy of Sciences “Acad. G. Bonchev” Str., Bl.2, Sofia 1113, Bulgaria Email: lozanovasi@abv.bg
Abstract A novel coupling of symmetrical Hall devices which transform them in magnetogradiometers with high resolution consisting 40 х 40 х 30 μm3 is proposed. The sensor is with two independent outputs keeping the same number of four contacts at a simplified and versatile conditioning circuitry. The experiments are carried out using silicon structures realized with a part of bipolar IC technology, as the sensitivity reaches S = 43 V/AT. A magnetomodulating system with high and linear gradient 70-80 mT/mm in the temperature range 10 ≤ Т ≤ 60 ºС is developed. This innovative solution is completely adapted to batch fabricated symmetrical Hall sensors which extend its applicability. Keywords: magnitogradiometer, Hall effect devices, magnetic modulating systems.
ВЪВЕДЕНИЕ Измерването на градиента на магнитното поле ∂В/∂х е ключова технология в различни съвременни научни и приложни области. В ускорителите на елементарни частици при ядрените експерименти, например, колайдерът в ЦЕРН, с който беше открит Х-бозонa с маса 125 GeV през 2012 г., предсказан от Питър Хигс и Франсоа Енглерт, съдържа изключително сложна и прецизна система за управление и насочване на ускоряваните частици, използваща магнито градиометрични колиматори [1-3]. Друго важно приложение е безконтактното определяне на линейни и ъглови премествания, най-вече в модерните електромобили, мултикоптерите, микро- и наноелектрониката, материалознанието, неразрушаващия контрол на детайли и компоненти, геоложките и геотехническите изследвания и др. [4-6]. В медицината при диагностика на органите чрез ядреномагнитен резонанс, без градиометрични устройства е невъзможна точната локация на апаратурата по огтношение на изследваната I-260
зона от човешкото тяло. В геномиката и генетиката високоточното сканиране на топологията на клетките и клъстерните образования с органичен произход изисква микросензори за магнитен градиент [6-8]. Най-разпространените системи за определяне на градиента ∂В/∂х са на основата на ефекта на електромагнитната индукция [5,6]. Основният недостатък на тези инструменти е твърде ниската пространствена разделителна способност (резолюция), определена от базовите размери между съответните регистриращи бобини. Перспективно направление в магнитоградиометрията е използването на полупроводникови сензори на основата на ефекта на Хол [5,6]. Информацията за градиента ∂В/∂х на магнитното поле В от сензор на Хол с ортогонална активация се получава чрез сумиране на генерираните потенциали върху зоните с Холови контакти, формирани в средните части на дългите страни на образците. В традиционния работен режим на елементите на Хол тези потенциали се изваждат, за да се получи стойността на
Международна научна конференция “УНИТЕХ’16” – Габрово