Approach to low-frequency magnetic field measurements using permalloy-based magnetoplasmonic crystal

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

This paper demonstrates the use of a one-dimensional magnetoplasmonic crystal based on Ni80Fe20 permalloy as a sensitive probe of a magneto-optical sensor for low-frequency AC field measurements. The sensitivity of the sensor reaches 30 mOe when operating in the frequency range from 0.1 to 100 Hz. In the course of the work, an assessment was made of the applicability of the developed sensor for measuring magnetic fields of biological objects that were subjected to electrical stimulation.

Sobre autores

V. Belyaev

Immanuel Kant Baltic Federal University

Email: vbelyaev@kantiana.ru
Alexander Nevsky St., 14, Kaliningrad, 236041 Russia

S. Pshenichnikov

Immanuel Kant Baltic Federal University

Email: vbelyaev@kantiana.ru
Alexander Nevsky St., 14, Kaliningrad, 236041 Russia

A. Andryukov

Immanuel Kant Baltic Federal University

Email: vbelyaev@kantiana.ru
Alexander Nevsky St., 14, Kaliningrad, 236041 Russia

D. Murzin

Immanuel Kant Baltic Federal University

Email: vbelyaev@kantiana.ru
Alexander Nevsky St., 14, Kaliningrad, 236041 Russia

L. Panina

Immanuel Kant Baltic Federal University; National Research Technological University MISiS

Email: vbelyaev@kantiana.ru
Alexander Nevsky St., 14, Kaliningrad, 236041 Russia; Leninsky Ave., 4, bld. 1, Moscow, 119049 Russia

E. Levada

Immanuel Kant Baltic Federal University

Email: vbelyaev@kantiana.ru
Alexander Nevsky St., 14, Kaliningrad, 236041 Russia

V. Rodionova

Immanuel Kant Baltic Federal University

Autor responsável pela correspondência
Email: vbelyaev@kantiana.ru
Alexander Nevsky St., 14, Kaliningrad, 236041 Russia

Bibliografia

  1. Grosz A., Haji-Sheikh M.J., Mukhopadhyay S.C. High sensitivity magnetometers. Switzerland: Springer, 2017. C. 576.
  2. Murzin D., Mapps D.J., Levada K. Belyaev V., Omelyanchik A., Panina L., Rodionova V. Ultrasensitive magnetic field sensors for biomedical applications // Sensors. 2020. V. 20. No. 6. P. 1569.
  3. Fabricant A., Novikova I., Bison G. How to build a magnetometer with thermal atomic vapor: a tutorial // New J. Phys. 2023. V. 25. No. 2. P. 025001.
  4. Aslam N., Zhou H., Urbach E.K., Turner M.J., Walsworth R.L., Lukin M.D., Park H. Quantum sensors for biomedical applications // Nature Rev. Phys. 2023. V. 5. No. 3. P. 157–169.
  5. Rizal C., Manera M.G., Ignatyeva D.O., Mejía-Salazar J.R., Rella R., Belotelov V.I., Pineider F., Maccaferri N. Magnetophotonics for sensing and magnetometry toward industrial applications // J. Appl. Phys. 2021. V. 130. No. 23.
  6. Rogachev A.E., Vetoshko P.M., Gusev N.A., Kozhaev M.A., Prokopov A.R., Popov V.V., Dodonov D.V., Shumilov A.G., Shaposhnikov A.N., Berzhansky V.N., Zvezdin A.K. Vector magneto-optical sensor based on transparent magnetic films with cubic crystallographic symmetry // Appl. Phys. Letters. 2016. V. 109. No. 16.
  7. Dorosinskiy L., Sievers S. Magneto-Optical Indicator Films: Fabrication, Principles of Operation, Calibration, and Applications // Sensors. 2023. V. 23. No. 8. P. 4048.
  8. Belotelov V.I., Akimov I.A., Pohl M., Kotov V.A., Kasture S., Vengurlekar A.S., Gopal A.V., Yakovlev D.R., Zvezdin A.K., Bayer M. Enhanced magneto-optical effects in magnetoplasmonic crystals // Nature nanotechn. 2016. V. 6. No. 6. P. 370–376.
  9. Kiryanov M.A., Frolov A.Y., Novikov I.A., Kipp P.A., Nurgalieva P.K., Popov V.V., Ezhov A.A., Dolgova T.V., Fedyanin A.A. Surface profile-tailored magneto-optics in magnetoplasmonic crystals // APL Photonics. 2022. V. 7. No. 2.
  10. Murzin D.V., Belyaev V.K., Gritsenko K.A., Rodionova V.V. Effect of Filling Factor on the Coefficient of Reflection and Transversal Kerr Effect of 2D Permalloy-Based Magnetoplasmonic Crystals // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2024. V. 88. No. 4. P. 591–596.
  11. Zayats A.V., Smolyaninov I.I. Near-field photonics: surface plasmon polaritons and localized surface plasmons // J. Optics A: Pure and App. Optics. 2003. V. 5. No. 4. P. S16.
  12. Belyaev V.K., Rodionova V.V., Grunin A.A., Inoue M., Fedyanin A.A. Magnetic field sensor based on magnetoplasmonic crystal // Sci. Rep. 2020. V. 10. No. 1. P. 7133.
  13. Murzin D.V., Belyaev V.K., Mamian K.A., Groß F., Gräfe J., Frolov A.Y., Fedyanin A.A., Rodionova V.V. Ni80Fe20 Thickness Optimization of Magnetoplasmonic Crystals for Magnetic Field Sensing // Sensors and Actuators A: Physical. 2024. V. 376. P. 115552.
  14. Knyazev G.A., Kapralov P.O., Gusev N.A., Kalish A.N., Vetoshko P.M., Dagesyan S.A., Shaposhnikov A.N., Prokopov A.R., Berzhansky V.N., Zvezdin A.K., Belotelov V.I. Magnetoplasmonic crystals for highly sensitive magnetometry // ACS Photonics. 2018. V. 5. No. 12. P. 4951–4959.
  15. Пахотин В.А., Бессонов В.А., Молостова С.В., Власова К.В. Теоретические основы оптимальной обработки сигналов: курс лекций для радиофизических специальностей. Калининград: РГУ им. И. Канта, 2008. C. 189.
  16. Аббасова К.Р., Богачева П.О., Васильев А.Н. и др. Руководство к практическим занятиям по физиологии человека и животных / учебно-методическое пособие для студентов 3-го курса биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, обучающихся по программе бакалавриата. Москва: Товарищество науч. изд. КМК. C. 277.
  17. Zhu K., Kiourti A. A review of magnetic field emissions from the human body: Sources, sensors, and uses // IEEE Open Journal of Antennas and Propagation. 2022. V. 3. P. 732–744.
  18. Roth B.J. Biomagnetism: the first sixty years // Sensors. 2023. V. 23. No. 9. P. 4218.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».