بهبود دقت اندازه‌گیری میدان‌های بیومغناطیسی قلب با استفاده از گرادیومترهای اتمی

میدان مغناطیسی ناشی از فعالیت قلب، داده‌های با ارزشی در راستای تشخیص و درمان بیماری‌های قلبی و نارسایی‌های آن ارائه می‌دهند. مگنتومترهای اتمی با توجه به حساسیت قابل مقایسه با دستگاه‌های تداخل کوانتومی ابررسانا، هزینه ساخت کمتر و عدم نیاز به دماهای پایین، بهترین انتخاب به منظور اندازه‌گیری میدان‌های بیومغناطیس محسوب می‌شوند.مگنتومترهای اتمی، میدان مغناطیسی ناشی از فعالیت قلب را بر اساس آشکارسازی میزان شکافتگی انرژی زیمان و از طریق ثبت میزان تغییرات شدت نور لیزر هنگام عبور از سلول بخار فلز قلیایی اندازه‌گیری می‌کنند. به منظور بهبود حساسیت اندازه گیری، در این مطالعه، طرح یک گرادیومتر متشکل از دو مگنتومتر اتمی برای حدف نوفه های‌مغناطیسی محیطی ارائه شده است. در ساختار این گرادیومتر با استفاده از روش تفاضلی، نوفه‌های همگن و یکسان موجود در دو کانال آن، حذف می‌شوند. بنابراین این گرادیومتر قادر به تشخیص میدان تولید شده از قلب قورباغه با حساسیت (860 ft)⁄√hz در فضای بدون حفاظ مغناطیسی و در حضور میدان زمین است. این گرادیومتر قابلیت گسترش در چند کانال به منظور ثبت نقشه میدان مغناطیسی قلب انسان را دارا است.

improving the accuracy of heart biomagnetic fields measurement using atomic gradiometers

the measurement of the magnetic field generated by heart activity is crucial for the diagnosis and treatment of heart diseases and failures. atomic magnetometers are an excellent choice for detecting biomagnetic fields due to their comparable sensitivity to superconducting quantum interference devices, lower manufacturing costs, and lack of requirement for low temperatures. these magnetometers detect the magnetic field resulting from heart activity by measuring the zeeman energy splitting and changes in laser light intensity as it passes through an alkali metal vapor cell. to improve the sensitivity of the measurements, this study presents a gradiometer design that utilizes two atomic magnetometers to eliminate environmental magnetic noise. by using a derivative technique, the homogeneous noises in both magnetometer channels are effectively eliminated. the gradiometer is capable of detecting the magnetic field produced by a frog s heart with a sensitivity of 860 ft/√hz even without magnetic shielding and in the presence of the earth s field. this gradiometer design can be expanded to include multiple channels for mapping the heart s magnetic field.