La mesura interna dels camps magnètics, fins ara, només ha estat possible de manera indirecta. Les orientacions magnètiques es poden escanejar amb la llum, els raigs X o els electrons, però només a les superfícies dels materials. Els neutrons, d'altra banda, penetren profundament a l'interior i, gràcies a la seva pròpia orientació magnètica, poden proporcionar informació precisa sobre els camps magnètics a l'interior. Fins ara, només s'han pogut aproximar els diversos dominis magnètics alineats utilitzant neutrons, però no els camps vectorials dels camps magnètics interiors.
Un equip dirigit pel Dr. Nikolay Kardjilov i el Dr. Ingo Manke a l'HZB han desenvolupat un nou mètode per mesurar les línies de camp magnètic interiors: Per a la tomografia de neutrons tensorials, s'utilitzen filtres de spin, palanques de spin, i polaritzadors de spin que només permeten als neutrons amb espines mútuament alineats penetriaqr a l'interior. Quan aquests neutrons polaritzats pels espines troben un camp magnètic a l'interior, el camp excita els girs de neutrons, de manera que canvia la direcció de la polarització de l'espín, permetent botenir noves conclusions sobre les línies de camp que troben.
El recent mètode experimental desenvolupat, permet el càlcul d'una imatge tridimensional del camp magnètic a l'interior mitjançant nou escàneres tomogràfiques individuals, cadascun amb una configuració de gir neutre diferent. Per això s'ha desenvolupar un algoritme metemàtic tensor molt complex per a aquest propòsit ralitzat pel Dr. André Hilger al HZB i batejat com TMART.
Els experts van provar i avaluar el nou mètode en mostres ben compreses. Posteriorment, van poder mapejar per primera vegada el complex camp magnètic dins del plom superconductor.
La mostra sòlida de plom policristal·lina es va refredar a 4 graus Kelvin (el plom es converteix en superconductor en valors inferior als 7 graus Kelvin) i es va exposar a un camp magnètic de 0.5 mil·lèssimes. Encara que el camp magnètic es desplaça des de l'interior de la mostra a causa de l'efecte Meissner, no obstant això, les línies de flux magnètic romanen unides als límits del nucli (no superconductors) de la mostra policristal·lina. Aquestes línies de flux no desapareixen fins i tot després d'haver desactivat el camp extern, ja que han induït corrents prèviament a l'interior dels grans de vidre superconductors, que ara mantenen aquests camps.
Per primera vegada, es va
poder fer visible el camp vectorial magnètic en tres dimensions en tota la seva complexitat dins d'un material massiu. Els neutrons poden penetrar simultàniament en materials massius i detectar camps magnètics. Actualment, no hi ha cap altre mètode que pugui fer-ho.
Aplicacions de la recerca bàsica a la indústria
La tomografia magnètica, no és destructiva i pot aconseguir resolucions fins al rang de micròmetres. Les àrees d'aplicació són extremadament diverses. Van des del mapatge dels camps magnètics en superconductors i l'observació de transicions de fase magnètica fins a l'anàlisi material, que també és de gran interès per a la indústria: es poden assignar distribucions de camp en motors elèctrics i components metàl·lics i fluxos de corrents en bateries, piles de combustible , o altres sistemes de propulsió es poden visualitzar amb aquest mètode.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada