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Optisch gepumpte Magnetometer zur Messung kleinster Magnetfelder

Optisch gepumpte Magnetometer zur Messung kleinster Magnetfelder

In optisch gepumpten Magnetometern werden gasförmige Atome als empfindliche Magnetfeldsonden eingesetzt. Dazu wird der quantenmechanische Zustand der Atome mit Laserlicht präpariert und die Wirkung eines Magnetfelds auf diesen mit Laserlicht ausgelesen. Bei der Präparation werden die Spins, der in einer Gaszelle befindlichen Atome zu einer kohärenten Rotation angeregt, sie werden dabei in einen bestimmten Spinzustand „gepumpt“. In einem Magnetfeld präzedieren die Spins dann kollektiv mit der Lamorfrequenz, die proportional zur magnetischen Flussdichte ist. Diese Wirkung auf den quantenmechanischen Zustand der Atome wird dann mittels laserspektroskopischer Methoden ausgelesen.

OPMs haben sich in den letzten beiden Dekaden rasant entwickelt und erreichen bereits ähnliche Empfindlichkeiten wie SQUIDs, ohne dabei kryogene Temperaturen zu erfordern. Als gasförmige Atome dienen z.B. verdampfte Alkalimetalle, wie Kalium, Rubidium oder Cäsium. Zudem können die Sensoren letztendlich klein und flexibel sein, sodass sie vorher nicht realisierbare Anwendungen – z. B. in der Medizin – ermöglichen.

Wir arbeiten daran OPMs weiterzuentwickeln um sie für neue Anwendungsgebiete in der Medizinphysik (z. B. Detektion und Abbildung magnetischer Nanopartikel) und in der Grundlagenphysik (z.B. genaue Messung kleinster Magnetfelder) einzusetzen. 

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Unsere Messmöglichkeiten stellen wir im Rahmen des DFG geförderten Opens external link in new windowGerätezentrums externen Nutzern zur Verfügung.