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提高磁測量應用精度 新型石墨烯霍爾傳感器有辦法

帕拉格拉夫(Paragraf)與歐洲核研究組織CERN的磁測量部門達成合作,共同展示了一款新型的石墨烯霍爾傳感器,通過石墨烯傳感器的獨特特性(尤其是其微不足道的特性)為磁測量帶來新的機遇。


Paragraf首席執行官西蒙·托馬斯(Simon Thomas)表示:“與歐洲核子研究組織(CERN)的合作展示了基于石墨烯的霍爾效應傳感器在提高磁測量應用精度方面的潛力。我們的霍爾效應傳感器解決了CERN在繪制磁場時面臨的主要挑戰,即:高精度測量加速器磁體中的局部磁場分布,同時消除了偽像并減少了傳感器帶來的不確定性。”



歐洲核子研究組織(CERN)經營著世界上最大的粒子加速器,例如其27公里長的大型強子對撞機(LHC)跨越瑞士和法國在日內瓦附近的邊界。物理學家通過在粒子加速器中碰撞亞原子粒子來研究我們的世界是如何從根本上構建的,粒子加速器依靠大量的正常和超導磁體來控制粒子束并將其聚焦到碰撞點。


歐洲核子研究組織的電磁測量部門負責使用最新的技術和儀器對這些加速器的磁體進行測試。CERN正在進行的許多項目都執行了高精度和可靠的測量,因此,該團隊一直在尋找新型傳感器和傳感器,以改善其測量方法和準確性。


現有的霍爾效應傳感器都表現出平面霍爾效應,其中不垂直于傳感平面的場分量會產生錯誤信號。這是因為感應層實際上是三維的,具有一定深度。這些錯誤信號以及對場強的非線性響應會增加測量不確定度,從而限制了霍爾傳感器的應用。從系統錯誤中分離出真實信號是一個復雜且耗時的過程。


Paragraf的霍爾效應傳感器解決了這些問題,因為有源傳感組件是由原子稀薄的石墨烯制成的,石墨烯是二維的,因此實際上只能沿一個方向感應磁場。產生幾乎可以忽略的平面霍爾效應。這使得能夠獲得真實的垂直磁場值,從而允許對局部磁場進行更高精度的映射。


通過使用沒有平面效果的霍爾效應傳感器,將傳感器堆疊安裝在旋轉軸上將為新的映射技術打開大門。歐洲核子研究組織(CERN)磁測量部負責人斯蒂芬?魯森舒克(Stephan Russenschuck)表示:“令人信服的優勢將是加速器磁體中諧波含量的測量幾乎沿磁體軸線呈點狀。



Paragraf的霍爾效應傳感器的另一個關鍵特性之一是它的溫度范圍很廣,從+ 80°C到1.5開氏低溫。對于CERN,這意味著可以使用液氦溫度范圍(低于-269°C,4開爾文,-452°F)的傳感器進行校準,從而可以高精度測量超導磁體內部的磁場。

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