원자 자력계는 알칼리 금속 원자의 외부 전자 껍질 전자의 스핀 특성을 활용하고 펌프 레이저를 조작 수단으로 사용하여 이러한 원자에 스핀 분극을 유도합니다. 외부의 약한 자기장에 노출되면 알칼리 금속 원자는 Larmor 세차 운동을 겪게 되어 감지 레이저의 흡수가 변경되어 고감도 자기장 측정이 가능해집니다.
원자 자력계는 고감도, 소형, 저에너지 소비, 휴대성 등의 특성을 갖고 있어 미래 과학 연구, 생체의학 응용 등 자기 감지 분야에서 인류를 새로운 시대로 이끌 것입니다.
심장 자기 검출은 관상 동맥 심장 질환의 조기 진단, 태아 심장 활동 검사 및 비정상적인 심장 박동 초점의 위치 파악에 도움이 되며 비접촉, 비침습적이며 빠릅니다. 원자자력계를 기반으로 한 다채널 심장자기검출 장비는 심장의 자기장 신호를 명확하게 측정할 수 있어 기존 초전도 심장자기계에 비해 높은 운영 및 유지관리 비용이 들지 않으며 광범위한 임상적용 가능성을 갖고 있다.
최근 떠오르는 뇌 영상 기술인 자기뇌파검사(Magnetoencephalography)는 밀리초 시간 해상도와 밀리미터 공간 해상도로 뇌의 자기장을 감지합니다. 두개골과 뇌와 두피 사이의 연조직은 자기 신호를 왜곡하거나 감쇠하지 않으므로 자기뇌파 신호의 왜곡이 없습니다. 또한 자기뇌파검사는 검사 중 방사성 약물을 복용하거나 방사선에 노출될 필요가 없어 안전하고 비침습적이라는 장점이 있다.
원자 자력계 기반 자기뇌파검사 장치는 운동 중에 자기뇌파검사를 기록하는 "웨어러블" 장치로 설계될 수 있습니다. 또한 장치의 크기가 작고 작동 및 유지 관리 비용이 낮아 응용 프로그램의 대중화에 도움이 됩니다.
참고자료: Nature 555 , 657(2018)
원자 | Rb-87 |
감광도 | <15fT/√Hz |
대역폭 | 1~100Hz |
범위 | ±5nT |
측정 방향 | Z/ Y/ Z&Y 축 |
신호 출력 | 아날로그 신호 및 디지털 신호 |
배경 자기장 | -100nT~100nT |
채널 수 | 최대 256개 채널까지 확장 가능 |
프로브 크기 | 30mm*16mm*12mm |