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用于高溫利用的石墨烯霍爾傳感器
來歷:賽斯維傳感器網 頒發于 2021/6/7

Paragraf 展現了一種由石墨烯制成的霍爾傳感器,用于高溫利用,比方量子計較、高能物理、高溫物理、聚變和空間。

牛津儀器 ProteoxMX 濃縮冰箱。

傳統資料在高溫下很少能很好地任務,但石墨烯物理學的最新研討標明,這類資料在極低的溫度下表現出所需的特征。


Paragraf 的基于石墨烯的傳感器能夠或許在低于 3 開爾文的求助緊急情況下丈量跨越 7 特斯拉的磁場強度,是以無需額定的室溫處置計劃,因為它們的熱能變更不可輕忽,這能夠或許會給體系帶來毛病和不不變. Paragraf 的 CTO John Tingay 告知 EE Times,石墨烯在極度高溫前提下的妥當性是一個關頭屬性。


Paragraf 以為,即便在低很多的溫度下,新型 GHS-C 傳感器也能供給高機能。核物理中利用的下一代粒子加快器基于產生跨越 16T 場強的磁鐵。Tingay 說 GHS-C 已引發了該范疇帶領者的樂趣。


石墨烯霍爾傳感器許可更快地繪制磁體,代替以后的核磁共振 (NMR) 探針映照步驟。


用于量子比特的石墨烯

量子計較正在尋求更高的機能。比方,IBM 設定了到 2023 年構建包羅 1,000 個量子位 (qubits) 的量子計較機的方針。


這聽起來并未幾,但與傳統計較機中的一名能夠或許是 0 或 1(開或關)差別,任何單個量子位都能夠或許具備由疊加、膠葛和退相關界說的有數狀況。幾個狀況能夠或許同時表現一個量子位,兩個量子位也是“量子”毗連而不是物理毗連。這一特征許可量子計較機同時處置一切位組合,使量子計較比傳統計較更壯大、更快。


量子丈量請求很是高,因為必須將狀況與任何能夠或許點竄量子位屬性的內部事務斷絕開,從而將毛病引入體系自身(退相關)。為確保以最高的精度完成一切任務,必須在極低的溫度下任務。即便是檢丈量子位狀況的傳感器產生的熱量也會致使毛病。GHS-C 霍爾傳感器旨在耗散 pW 而不是 mW,光鮮明顯下降對裝備的潛伏影響,使研討職員能夠或許停止更切確的丈量。


量子位的支配是用差別的手藝完成的,出格是微波。在量子程度上任務象征著即便是最小的攪擾也會對體系產生嚴重影響。是以,目標是停止磁屏障以消弭內部場的影響,以便在極低的溫度下運轉。


石墨烯已被證實合用于這些利用。它由擺列在六邊形晶格中的單層碳原子構成。它能夠或許比硅更快地傳導電子并且比銅更好地傳輸熱量。因為其松散的布局,它幾近不能滲入份子和一切氣體。

在 Proteox 濃縮冰箱中測試的 Paragraf 石墨烯霍爾傳感器。


“石墨烯的低載流子濃度和高遷徙率致使高分辯率、高線性傳感器。在很多熱輪回中,石墨烯資料或其與其余器件組件的彼此感化幾近不變更,這象征著器件機能在屢次輪回中是可反復的。這也象征著對電氣特征的溫度依靠性很小,使校準變得輕易和切確,”Tingay 說。


他補充說:“在高場中,量子振蕩會限定傳感器的精度,并且能夠或許會產生飽和。經由過程支配石墨烯的電氣特征,咱們能夠或許完整防止高場飽和并削減量子振蕩,從而完成高精度霍爾傳感器。利用傳統霍爾傳感器停止切確丈量的另一個挑釁是活絡度會隨溫度變更。是以,須要切確的溫度丈量來填補這一點。石墨烯在大溫度規模內的電機能變更很小,是以 GHS-C 溫度系數僅為 1% 的幾分之一。”


高溫利用的低功耗

在溫度接近于零的高溫利用中,任何熱變更都是一個題目。Paragraf指出,它的傳感器只須要 nA 的電流并耗散 pW 級的功率,優化量子丈量并是以削減退相關。Paragraf 的傳感器已在低于 50 K 的各類溫度下經由過程磁場測試,前往亞 ppm 規模內的丈量分辯率。


“GHS-C 作為摹擬裝備供給,能夠或許矯捷地集成到各類可用的高溫體系中。該裝備能夠或許與規范電流源和電壓表毗連,”Tingay 說。


量子計較將很快成為實際,并能夠或許普遍利用于全部化工行業——從藥物設想到建模,乃至在股票市場。量子位節制是量子計較機設想中的一個限定身分。這些量子位堅持在這類疊加狀況的時候稱為它們的“相關時候”。相關時候越長,量子比特計較龐雜題目的才能就越大。每個設想步驟,利用的每個傳感器,都將決議量子計較機的效力。


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