一种抗卡西米尔吸合、用于 MEMS 单点磁梯度测量的卡西米尔驱动参数放大器分析
量子物理
2021-06-24 v1 应用物理
生物物理
摘要
卡西米尔力作为一种量子力学效应，已在多个微机电系统（MEMS）平台上被观测到。由于其对象间距的极端敏感性，卡西米尔力被认为是一种极佳的量子计量途径。然而，由于吸引力导致器件发生粘附失效（称为卡西米尔吸合），其实用化面临挑战。本工作中，我们设计并仿真了一个卡西米尔驱动的计量平台，其中开发了一种基于时间延迟的参数放大技术以实现稳态并避免吸合。我们将该设计应用于检测微弱的低频梯度磁场，类似于心脏和大脑中离子电流所产生的磁场。仿真参数选自近期为卡西米尔计量和磁梯度测量（均基于 MEMS 平台）所开发的实验平台。尽管 MEMS 在此类应用中具有诸多优势，但检测信号通常须处于器件谐振频率，在生物磁场所在的低频区间灵敏度下降。利用卡西米尔驱动参数放大器，我们报道了 MEMS 单点梯度计在最优情况下分辨率提升 10,000 倍，于 1 Hz 处达到 6 Hz/(pT/cm) 的最高灵敏度。所提出设计的发展有望革新计量学，并特别可能实现环境条件下无屏蔽的生物磁场监测。
引用
@article{arxiv.2106.12477,
title = {Analysis of a Casimir-driven Parametric Amplifier with Resilience to Casimir Pull-in for MEMS Single-Point Magnetic Gradiometry},
author = {Josh Javor and Zhancheng Yao and Matthias Imboden and David K. Campbell and David J. Bishop},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.12477},
year = {2021}
}