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Trasparente

Tomografia e Magnetometria con atomi ultra-freddi di Rubidio

La Tomografia per Induzione Magnetica (MIT) è un sistema di imaging non invasivo in
cui un campo elettromagnetico, generato da una bobina di eccitazione, viene utilizzato
per indurre correnti parassite (eddy currents) in un materiale [1]. Queste correnti possono
quindi essere rilevate da sensori e utilizzate per estrarre mappe tomografiche complete
relative alle distribuzioni di permeabilità magnetica e alla conduttività elettrica
dell’oggetto d’interesse. Solitamente le misure dei campi magnetici prodotti dalle correnti
parassite indotte sono effettuate tramite sensori composti principalmente da bobine e
questo limita sia la sensibilità che la larghezza di banda delle MIT convenzionali. Una
alternativa è costituita dai cosiddetti OAM (Optical Atomic Magnetometers) ovvero
sensori quantistici che sfruttano il fenomeno della precessione di Larmor in vapori atomici
a temperatura ambiente [2, 3]. Anche se questi sensori si sono rivelati capaci di sensibilità
mai raggiunte prima (< 0.1 fT/Hz1/2), sono fortemente limitati nel tempo di interazione,
in dimensioni e geometria; questo comporta che per dimensioni ridotte (scale di grandezza
inferiori al millimetro) si osserva un degradamento della sensibilità e della risoluzione
spaziale del sensore.
In questo progetto si propone la realizzazione e lo studio di sensori che utilizzino sistemi
atomici freddi (< 100 μK), ottenuti tramite raffreddamento laser, intrappolati in una trappole ottiche.
In questo modo non solo è possibile controllare con precisione la geometria del
sensore ed aumentare il tempo di interazione rispetto ad
un OAM tradizionale.

La Tomografia per Induzione magnetica è una linea di ricerca attuale e di notevole
interesse per diverse industrie come metodo di indagine versatile e non invasivo per
lo studio di materiali e per applicazioni di carattere biomedico [4] e nel campo della
sicurezza.
Questo esperimento è condotto in collaborazione con L. Marmugi e F. Renzoni dello University College London (UK), tramite il progetto "MAGnetic induction Imaging with Cold Atoms – MAGICA" del programma congiunto "RS-CNR International Exchanges Award 2016 R1" fra la Royal Society e il Consiglio Nazionale delle Ricerche.

[1] H. Griffiths, Meas. Sci. Technol. 12, 1126–1131 (2001)
[2] A. Wickenbrock, S. Jurgilas, A. Dow, L. Marmugi and F. Renzoni, Optics Letters 39, 6367-6370 (2014)
[3] D. Budker and M. Romalis, Nature Physics 3, 227 - 234 (2007)
[4] V. K. Shah and R. T. Wakai, Phys. Med. Biol. 58, 8153–8161 (2013)


Schematica di un esperimento di Tomografia per Induzione Magnetica usando un Magnetometro Atomico
Personale INO:

Dipendenti: Gabbanini Carlo, Gozzini Silvia, Fioretti Andrea

UOS/Laboratorio INO:
Sezione INO di Pisa - "Adriano Gozzini"

Applicant Areas: Produzione Indutriale & Manifatturiera, Sicurezza, Metrologia & Sensori



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