[发明专利]基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法

说明书

本发明涉及一种基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，基于微纳减材加工和3D材料增材加工原理，结合光控导电机理，在透明基底上加工出微纳微腔体阵列每个微纳微腔体包括工作介质处藏区和磁力传感区，完成内部膜层加工；在微腔体内工作介质处藏区加工处碱金属符合材料沉积点；进行气体注入和密封形成封闭微纳微腔体阵列；然后进行外部光电敏感膜层加工，构建光控导电层；在外部集成微小光源和光电传感器；利用全光原子磁力传感行为，进行时序控制，实现光泵浦光调控的高空间高时间分辨率磁场传感制备。具有制备工艺简单、结构简洁、无需低温制冷系统、灵敏度高、检测信息量大、空间分辨率高、灵活性好、可实现小型化等特点。

技术领域

本发明涉及一种磁力传感器制备方法，特别是一种基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法。

背景技术

磁传感器指的是各种用于测量磁场的传感器，也可以称为磁力仪、高斯计，在国际单位制中描述磁场的物理量是磁感应强度，单位是特斯拉。在早期，电磁领域高斯单位盛行，因此磁强计也称为高斯计。磁感应强度是矢量，具有大小和方向特征，只测量磁感应强度大小的磁强计称为标量磁强计，而能够测量特定方向磁场大小的磁强计称为矢量磁强计，常见的磁力传感器有磁通门磁强计、磁阻磁强计、质子旋进磁强计、碱金属光泵磁强计等。磁力传感器在磁物探、磁导航、无损检测、防伪技术、加密解密、刑侦、脑科学、心肺科学、生物磁学、生命医疗、生物技术、健康检测、疾病诊疗、人机交互、智能控制、行为组织、心理学、智慧感知等领域应用广泛，随着改革领域的发展，对磁力传感器应能要求也急剧提高，目前在灵敏度上表现最好的磁力传感器为原理磁力传感器，在应用上对灵敏度要求很高的有磁物探、磁导航、脑科学等领域，所以原子磁力传感器构建方法至关重要。

在先技术中，存在磁力传感装置制备方法和设备，商业化的瑞典Elekta公司生产Elekta Neuromag TRIUX型号脑磁图仪；美国Tristan公司生产MagView型号脑磁图仪，技术可以参见美国专利，专利名称为high-reslution magenetoencephalography system,components and methods,翻译成中文为：高分辨率脑磁图系统、部件与方法，专利号为US7197352B2，专利授权时间为2007年3月27日。在先技术具有相当的优点，但是，仍然存在一些本质不足：1）磁场传感装置所基于的原理为超导量子干涉器件检测磁场，以磁通量量子化和约瑟夫森隧穿效应两种物理现象为检测原理，必需低温制冷系统，通常采用液氮或液氦制冷，系统结构复杂；2）检测装置检测灵敏度受限于检测原理和系统构建复杂度，检测的灵活性差；3）装置体积大，无法实现小型化，构建成本高，检测磁场空间分辨率有限。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术的不足，提供一种基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，该方法具有制备流程简单、集成化程度高、无需低温制冷系统、系统结构简单、便于构建、灵敏度高、检测信息量大、空间分辨率高、灵活性好、体积小、可实现小型化、功能易于扩充、应用范围广等特点。

本发明的技术方案是：一种基于膜层增材加工的原子磁力传感器制备方法，其步骤为：首先，基于微纳减材加工和3D材料增材加工原理，结合光控导电机理，根据所需磁场检测要求，进行磁力传感器微结构设计，在透明基底上加工出微纳微腔体阵列，每个微纳微腔体包括工作介质处藏区和磁力传感区，工作介质处藏区和磁力传感区相互连通，并且完成内部膜层加工；在微纳微腔体的工作介质处藏区加工处碱金属符合材料沉积点，进行气体注入和密封形成封闭微纳微腔体阵列；然后进行外部光电敏感膜层加工，构建光控导电层；再外部集成微小光源以及光电传感器，光源泵浦光源、加热光源和检测光源；利用全光原子磁力传感行为，进行时序控制，实现光泵浦光调控的高空间高时间分辨率磁场传感制备。