LU FMF Lāzeru centrs attīsta jaunas tehnoloģijas magnētiskā lauka un tā gradienta mērīšanai ar augstu telpisko izšķirtspēju

19-12-2013

Latvijas Universitātes Fizikas un matemātikas fakultātes Lāzeru centra darbiniekiem ir pieredze magnetooptisko efektu pētījumos sārmu metālu atomos (cēzijā un rubīdijā) un molekulās (K2), kas aizsākās jau pirms vairākām desmitgadēm, kad LU FMF vēl atradās Universitātes galvenajā ēkā Raiņa bulvārī. Pašlaik šī pieredze tiek pielietota, lai attīstītu jaunas tehnoloģijas magnētiskā lauka un tā gradienta mērīšanai Eiropas Reģionālās attīstības fonda (ERAF) finansētā projekta ietvaros.

Ir radītas daudzas ierīces, ar kuru palīdzību var mērīt magnētisko lauku, bet katrai no tām ir savas priekšrocības un savi ierobežojumi. Pie ļoti jūtīgiem un precīziem sensoriem pieskaitāmas sārmu metālu atomāro tvaiku šūnas, kurās magnētiskie lauki ietekmē atomu mijiedarbību ar lāzera starojumu. Tomēr šūnas, kurās atrodas sārmu metālu atomi, parasti ir salīdzinoši lielas un, tātad, ar tām var mērīt tikai vidējo magnētisko lauku šūnā. Nesen armēņu zinātniekiem, kuriem ir ilggadēja sadarbība ar LU Lāzeru centru, izdevās izveidot spektroskopijas šūnu, kurā atomārā slāņa biezums dažādās šūnas vietās ir no dažiem simtiem nanometru līdz dažiem mikrometriem, proti, apmēram tik liels, kā redzamās gaismas viļņa garums. Tas paver iespējas mērīt magnetooptiskos efektus, un līdz ar to, magnētisko lauku ar augstu telpisko izšķirtspēju, kas kļuva par ERAF projekta “Jauna tehnoloģija magnētiskā lauka un tā gradienta mērīšanai izmantojot nanostrukturētu atomārās gāzes vidi” (Līgums Nr. 2010/0242/2DP/2.1.1.1.0/10/APIA/VIAA/036) pamatu. Projekta mērķis ir apvienot teorētisko un eksperimentālo pieredzi magnetooptisko efektu mērīšanā un modelēšanā, kas uzkrāta Lāzeru centrā profesora Mārča Auziņa un profesora Ruvina Ferbera vadībā, ar iespēju izmantot nanostrukturēto šūnu no Armēnijas, lai izstrādātu prototipa iekārtas magnētiskā lauka mērīšanai, ar perspektīvām izmantot šo metodi industrijā, nostiprinot arī intelektuāla īpašuma tiesības.

Projekta realizācijas gaitā tika izstrādāts laboratorijas prototips un prototipa iekārta, kā arī sagatavots patenta pieteikums. Izmantojot projekta realizācijas gaitā iegūto pieredzi magnētiskā lauka mērīšanā, ieskaitot pieredzes apmaiņu zinātniskos semināros, nākotnē plānots attīstīt vēl vienu jaunu, perspektīvu metodi, kuru pašreiz intensīvi pēta daudzās pasaules laboratorijās. Metodes pamatā ir slāpekļa vakanču (NV) centru dimantu kristālos spēja absorbēt lāzera starojumu. Savukārt, pēc absorbcijas sekojošās lāzeru inducētās fluorescences spektrs un intensitāte, kā arī polarizācija ir jūtīgas pret ārējo magnētisko lauku, kas paver iespējas jaunu daudzveidīgu magnetometru radīšanai.

Nesen Latvijas Universitātē viesojās pazīstamais Šveices profesors A. Veiss (A.Weis), kurš stāstīja par savu pētniecības darbu Frīburgas universitātē. Profesora grupā izstrādā magnētiskā lauka sensoru klāstu, lai veidotu sirds “magnētiskās kartes”. Sarunās pierādījās, ka atklājas arvien jaunas jomas, kur ir mērķtiecīgi pielietot magnētiskā lauka sensorus, un ka šī tematika joprojām ir aktuāla. Profesors A. Veiss arī pauda viedokli, ka nav “labākā” magnetometra vispār, bet katram pielietojumam ir piemērojams cits labākais magnetometrs. Līdz ar to, arī LU FMF Lāzeru centrā plānots turpināt gan fundamentālos, gan lietišķos pētījumus, kas saistīti ar magnētisko lauku noteikšanu.

Powered by Elxis - Open Source CMS