COMS-Magview-磁光傳感器技術(shù)為磁材料測量領(lǐng)域提供了全新的視角！

磁性材料在人工制造和研究中的應用已大大增加。磁性測量和測試應用的重要性將繼續上升，相應的技術(shù)趨勢，如新能源汽車(chē)、機器人、小型化和自動(dòng)化技術(shù)，以及有前途的磁性材料(例如，聚合物粘結磁體和磁性形狀記憶合金)。與此同時(shí)，對用于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)磁測量應用的傳感器的需求不斷增長(cháng)，已經(jīng)將現有的傳感器技術(shù)推向了它們的極限。磁光傳感器技術(shù)為磁測量與測試領(lǐng)域提供了全新的視角。

一、 磁光傳感器

磁性材料的可靠使用需要在制造、質(zhì)量控制和研發(fā)過(guò)程中準確掌握磁場(chǎng)的分布、強度和方向信息。建立的磁場(chǎng)測量系統的原理是基于不同的物理效應。所有這些系統的一個(gè)共同特點(diǎn)是分析電參數的變化，如電壓和電流。參數測量能力取決于傳感器的設計，并根據應用磁場(chǎng)的性質(zhì)而改變。測量的電學(xué)值和特定的材料常數使傳感器能夠確定磁場(chǎng)的通量密度和強度。例如，對于霍爾傳感器，導電材料(如半導體材料)中的霍爾效應引起一個(gè)電壓(稱(chēng)為霍爾電壓)直接取決于磁通密度。

圖1.磁光(MO)介質(zhì)中光與磁場(chǎng)的相互作用；

畫(huà)出光的偏振面在經(jīng)過(guò)MO介質(zhì)前后旋轉的差異，以作比較

磁阻性場(chǎng)傳感器也得到了廣泛的應用。原理是基于傳感器材料的電阻變化作為應用磁場(chǎng)的函數。磁阻傳感器利用電阻的變化(通過(guò)電壓測量)來(lái)確定磁場(chǎng)強度。

相比之下，磁光傳感器(MO-sensor)是基于法拉第效應而不是電效應來(lái)分析磁場(chǎng)。

磁光傳感器的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是可以直接在磁性材料表面上方立即獲得測量數據，這取決于傳感器的尺寸。因此，對磁場(chǎng)分布的實(shí)時(shí)測量可以進(jìn)行，而不需要耗時(shí)的點(diǎn)對點(diǎn)掃描，如使用霍爾傳感器所需要的。

二、 MO-sensor的工作原理

磁光傳感器是基于邁克爾-法拉第在1845年發(fā)現的法拉第效應，他認識到光通過(guò)透明介質(zhì)時(shí)，外部施加的磁場(chǎng)會(huì )改變光波，這取決于磁場(chǎng)。這一發(fā)現是光和磁之間相互作用的第一個(gè)跡象，后來(lái)導致了麥克斯韋方程的建立，其中包括將光描述為電-磁波。經(jīng)典物理學(xué)中的電-磁相互作用的基本原理就是通過(guò)這些發(fā)現而產(chǎn)生的。法拉第效應描述的是旋轉的通過(guò)磁體的偏振光的偏振面（振動(dòng)面）的影響下的光學(xué)介質(zhì)。與光波傳播方向平行的外部磁場(chǎng)（圖1）。偏振面的旋轉角由以下方程定義

β = V ? d ? B

其中（指MO傳感器） 與外部磁場(chǎng)B的靜態(tài)磁通密度成比例，d是光在MO介質(zhì)中通過(guò)的距離，V是特定材料的Verdet常數，用于表示材料的特定旋轉強度。并且因材料不同而不同。因此，Verdet常數取決于光的波長(cháng)和MO材料特定的折射率。

圖2. 不同制造階段的磁光（MO）傳感器：（從左到右）初始基片，涂有MO層，涂有反射層。

三、 磁場(chǎng)的可視化

磁光傳感器技術(shù)是一種用于磁場(chǎng)分析和可視化的繪圖方法。為了對磁場(chǎng)進(jìn)行光學(xué)可視化，MO-傳感器被放置在與感興趣的磁性材料的直接接觸中，并用偏振光進(jìn)行照明。光線(xiàn)穿過(guò)透明的MO-傳感器層，被鏡面涂層反射，并再次通過(guò)MO-傳感器層。來(lái)自傳感器的平面旋轉的結果光被檢測出來(lái)，可以分析出與雙通道層厚度成比例的法拉第效應。

基于每個(gè)波的不同旋轉角度，通過(guò)分析器-極化濾波模塊創(chuàng )建一個(gè)強度對比圖像，它代表了被測材料的磁場(chǎng)分布的精確圖形（圖3）。其結果是一個(gè)光學(xué)圖像，代表了測試對象的磁雜散場(chǎng)的兩個(gè)方向的切面。沿著(zhù)測試對象磁場(chǎng)的X-Y平面的磁屬性映射是在整個(gè)傳感器尺寸上實(shí)時(shí)和同時(shí)進(jìn)行的。因此，磁場(chǎng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)變化都可以被可視化和分析。

在傳感器的同一側進(jìn)行照明和檢測提供了一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢，即功能側可用于快速、方便的測試對象定位。

圖3. 磁光效應的示意圖

磁光傳感器已經(jīng)不僅僅是傳統磁場(chǎng)測量系統的替代品了。對更高的材料質(zhì)量和制造質(zhì)量的需求不斷增長(cháng)，需要新的直接測試和測量方法，而這些方法使用其他技術(shù)是不容易做到的。因此，像cmos-MagView這樣的MO測量系統是快速、可靠地分析和顯示雜散磁場(chǎng)的shou選。此外，在許多領(lǐng)域，它們?yōu)檠芯?、投資和制造磁性材料提供了創(chuàng )新方法。下面我們簡(jiǎn)單介紹一下昊量光電全新推出的COMS-Magview系列磁場(chǎng)相機！

四、 COMS-Magview系列磁場(chǎng)相機

COMS-Magview系列磁場(chǎng)相機是一種高分辨率、高精度的磁性材料、部件和表面測量和可視化系統，不僅可以使磁場(chǎng)和磁性結構可見(jiàn)，還可以測量磁通量密度。CMOS-MagView是一種用于磁場(chǎng)光學(xué)可視化的創(chuàng )新設備。高度工程化的磁光傳感器技術(shù)可以直接以高光學(xué)分辨率觀(guān)察磁性材料的磁雜散場(chǎng)。對測試樣品的磁光分析提供了關(guān)于場(chǎng)極性、場(chǎng)均勻性、磁性材料的分布和磁化特性的具體信息，讓看不見(jiàn)摸不著(zhù)的磁場(chǎng)高分辨率可視化成為可能！

1．測量原理

磁光原理是基于法拉第效應。它描述了線(xiàn)偏振光在穿過(guò)透明介質(zhì)時(shí)的平面旋轉。當光通過(guò)磁光介質(zhì)時(shí)，偏振的不同旋轉角度取決于局部磁場(chǎng)強度，從而產(chǎn)生可以視覺(jué)評估的對比度差異。因此，實(shí)現了整個(gè)傳感器表面上準靜態(tài)磁場(chǎng)的直接、實(shí)時(shí)可視化。

圖1. 磁光效應的示意圖

磁場(chǎng)可視化的基礎是利用法拉第效應的磁光傳感器技術(shù)。該傳感器在傳感器平面上產(chǎn)生一個(gè)二維的磁場(chǎng)圖像。因為傳感器平面被只有幾微米厚的鏡面覆蓋，所以可以檢測到靠近測試樣本表面的雜散場(chǎng)。探測到的是測試試樣的磁場(chǎng)相對于磁光傳感器表面的法向分量。

2．尺寸型號

3．應用和傳感器類(lèi)型

A型傳感器

質(zhì)量檢查和幾何評估：

                   · 磁性編碼器

                   · 電工鋼板

                   · 法醫安全特性

                   · 剩磁

B/C型傳感器

表面檢測與定量分析:

             · 具有強磁化的磁性編碼器

              · 永磁體

              · 聚合物粘合磁鐵

              · 復合材料中的磁性粒子

              ·  超導材料

D型傳感器

調查和可視化：

           · 軟磁

           · zhi幣上的磁性墨水

           ·文件中的的磁性墨水

E型傳感器

大磁場(chǎng)測量:

          · 達1T的永磁體

          · 大磁場(chǎng)多級磁鐵

4．技術(shù)規格

· 傳感器尺寸：蕞大可達 45*60mm

· 測量時(shí)間：1s

· 幾何分辨率：蕞大可達 15μm(取決于傳感器和相機)

· 實(shí)時(shí)顯示磁場(chǎng)，測量磁感應強度

· 用于圖像分析的Cmos-magview軟件

關(guān)于Matesy

Matesy GmbH 是一家位于耶拿大學(xué)城中心的創(chuàng )新技術(shù)公司。該公司成立于 2008 年，是研發(fā)機構“ INNOVENT Technology Development "的衍生公司，專(zhuān)注于 磁場(chǎng)的可視化表征和生成。此外，Matesy 將磁性用于各種應用，例如：磁性標記顆粒和物體的三維定位、人體胃腸道靶向藥物釋放、安全特性的智能檢查和材料開(kāi)發(fā)

上海昊量光電作為Matesy公司在中國大陸地區主要的代理商，為您提供專(zhuān)業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)。

更多詳情請聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電

關(guān)于昊量光電：

上海昊量光電設備有限公司是光電產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)代理商，產(chǎn)品包括各類(lèi)激光器、光電調制器、光學(xué)測量設備、光學(xué)元件等，涉及應用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫療、科學(xué)研究、國防、量子光學(xué)、生物顯微、物聯(lián)傳感、激光制造等；可為客戶(hù)提供完整的設備安裝，培訓，硬件開(kāi)發(fā)，軟件開(kāi)發(fā)，系統集成等服務(wù)。