Практически все датчики магнитных полей, используемых в современных компьютерах, автомобилях, самолетах и других системах, вносят значительные искажения в измеряемые ими магнитные поля. Эти искажения могут стать источником больших проблем в некоторых областях применения, к примеру, в медицинской или научной аппаратуре, которая проводит сверхвысокоточные измерения. Помимо этого, вносимые искажения могут стать причиной возникновения перекрестных паразитных связей в системах, в которых используется множество датчиков различного типа.
Ученым из Автономного университета (Autonomous University of Barcelona), Барселона, Испания, удалось найти решение описанной выше проблемы. Созданные ими сенсоры являются «невидимками» с магнитной точки зрения, другими словами, эти сенсоры не вносят никаких искажений в магнитные поля, но позволят произвести измерения этих полей.
«Это является первым в своем роде магнитным «невидимым датчиком» — рассказывает Роза Маш-Батлле (Rosa Mach-Batlle), — «При этом, уровень «невидимости» этого датчика можно регулировать от полной невидимости до полной видимости».
Основанная масса датчиков магнитного поля изготавливается на основе ферромагнитных материалов, которые выступают в роли усилителей снимаемых сигналов. Однако обратной стороной этой медали является то, что ферромагнитные материалы вносят искажения в форму и силу магнитного поля. Ранее были сделаны попытки сделать «невидимый» магнитный датчик, облачив ферромагнитный активный элемент этого датчика в подобие магнитного «плаща-невидимки». Однако, такой подход полностью изолировал датчик от магнитного поля, лишив его возможности производить измерения.
Основой нового датчика-невидимки является сферическая магнитная оболочка, форма которой компенсирует и изолирует искажения магнитного поля, вносимые находящимся внутри чувствительным элементом этого датчика. В этой оболочке создана масса тонких зазоров, через которые внешнее магнитное поле достигает чувствительного элемента, позволяя ему производить измерения. Максимальная степень «невидимости» этого датчика возникает в случае, если измеряемое магнитное поле однородно и внутренний чувствительный элемент датчика так же имеет сферическую форму.
Сферическая оболочка, которая окружает датчик, должна иметь такие магнитные свойства, которыми не обладает ни один материал естественного происхождения. Эти свойства были приданы оболочке путем ее изготовления из материала с искусственной сложной структурой, так называемого метаматериала, основой которого является высокотемпературный сверхпроводниковый материал.
В своих дальнейших исследованиях ученые планируют использовать подобные решения для создания высокоэффективного магнитного «плаща-невидимки». Это, в свою очередь, может быть использовано для создания устройств, которые должны функционировать в условиях присутствия сильных переменных магнитных полей, или устройств, позволяющих придавать магнитным полям заданную сложную форму.
