陈瑶
(
西安交通大学副教授)
光泵磁力计(OPM)在超弱磁场测量方面展现出卓越的灵敏度,为脑磁图(MEG)和超低场核磁共振(ULF-NMR)等先进应用的发展铺平了道路。然而,传统桌面式系统体积庞大,限制了其在高度集成、多通道及便携式系统中的应用。本文介绍了一种基于新型微加工技术开发的高度集成、芯片级原子磁力计[1,2]。针对传统硅基气室不透明的问题,我们研制了一种多面透明的MEMS碱金属蒸气室[3]。此外,我们采用飞秒激光焊接技术对气室进行密封[4],成功镀制了十八烷基三氯硅烷(OTS)抗弛豫涂层。为实现紧凑型磁场控制,我们集成了MEMS双平面线圈,使传感器能够在微型化结构中实现三维磁场调控。完整封装后的传感器尺寸仅为45 mm × 15 mm × 12 mm,磁场灵敏度达到20 fT/√Hz[1]。最后,我们通过构建超低场核磁共振波谱仪,验证了该传感器的实际应用能力,并成功检测和分析了水溶液中硫酸铜(CuSO₄)的浓度。本研究为下一代脑磁场成像和生化超低场核磁共振分析提供了一种可扩展且高性能的解决方案。
[1]Ma Y, Chen Y, Yu M, Wang Y, Guo J, Yang P, et al. Chip-scale quantum magnetometer empowered by reflector-integrated all-in-one atomic vapor cell. Science China Physics, Mechanics & Astronomy 2026, 69(2): 220313.
[2] Wang Y, Yu M, Chen Y, Ma Y, Han X, Xia Y, et al. The fabrication of MEMS alkali metal vapor cells based on ultrafast laser welding for single beam magnetometer. Microsystems & Nanoengineering 2025, 11(1): 153.
[3] Yu M, Chen Y, Wang Y, Han X, Luo G, Zhao L, et al. Microfabricated Atomic Vapor Cells with Multi-Optical Channels Based on an Innovative Inner-Sidewall Molding Process. Engineering 2024, 35: 46-55.
[4]Ma Y, Chen Y, Yu M, Wang Y, Lu S, Guo J, et al. Ultrasensitive SERF atomic magnetometer with a miniaturized hybrid vapor cell. Microsystems & Nanoengineering 2024, 10(1): 121.
陈瑶,西安交通大学仪器科学与技术学院副教授。主要研究方向为新型微纳制造与传感器技术、量子传感器及其芯片化、离子阱量子精密测量及量子模拟。拟进行多学科交叉将相关技术用于脑磁影像医疗装备、核磁共振生化分析、智能电网等。2019年4月加入西安交通大学进行量子传感芯片技术研究以及基于Penning离子阱的单量子精密操控和检测研究。主持国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学基金青年和面上项目、国家电网、南方电网委托项目、西安交通大学-华为“思源学者”。以第一作者或者通讯作者在Physical Review Letters,Engineering,Micro-system and Nano-Engineering,Biomedical Optics Express,Optics Express等期刊发表多篇研究论文。