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Bildverarbeitung Schnelle magnetische Bildgebung mit diamantbasierter Quantensensorik

Quelle: Fraunhofer IAF Lesedauer: 1 min

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Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik

In der Materialwissenschaft sind bisherige Methoden für die Charakterisierung eines Materials mit langen Messzeiten und großen Versuchsanlagen verbunden. Eine nicht-invasive Methode soll den Prozess nun deutlich beschleunigen.

Durch den direkten Kontakt der Probe mit dem Diamantsensor können magnetische Nanopartikel präzise und schnell gemessen werden.
Durch den direkten Kontakt der Probe mit dem Diamantsensor können magnetische Nanopartikel präzise und schnell gemessen werden.
(Bild: Fraunhofer IAF)

Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF hat mithilfe von Quantensensorik ein verbessertes Weitfeld-Magnetometer entwickelt. Laut einer Mitteilung bietet das System einen einzigartigen Kompromiss aus Sensitivität, Auflösung und Geschwindigkeit. Mit einer mikroskopischen Bildgebung von Magnetfeldern kann der einzigartige magnetische Fingerabdruck von Objekten gemessen werden.

Das entwickelte Weitfeld-Magnetometer ermöglicht es, das magnetische Streufeld einer Probe schnell über einen großen Bereich zu messen, heißt es weiter. Die hohe Messgenauigkeit zeichne sich durch eine Auflösung bis in den Nanometerbereich aus und sei absolut quantifizierbar. Die Messmethode eröffne damit neue Wege in der Metrologie und eigne sich durch seine breite Anwendungsmöglichkeit, die von Stählen bis zu organischen Proben reiche, für verschiedene Branchen wie der (Nano-)Elektronik, den Materialwissenschaften oder der Biomedizin.

Die Weitfeld-Magnetometrie basiert laut den Forschern auf Stickstoffvakanz-Zentren in dünnen Diamantschichten und ist ein junger Ansatz in der Quantensensorik. Der am Fraunhofer IAF entwickelte Messaufbau nutzt einen Arbiträrsignalgenerator (AWG), der Mikrowellenstrahlung erzeugt und einen Laser sowie das Aufnahmezeitfenster einer Kamera nanosekundengenau auslöst. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten für Einblicke in die mikroskopische Magnetfeldverteilung, was ein großes Potential für Materialanalysen birgt und sogar komplexe Messungen wie Fluktuationen, Wechselfelder und Wechselstrom-Messungen ermöglicht.

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