基于巨磁阻抗（GMI）差分传感器的磁信号扫描成像系统
仪器与探测器
2025-11-20 v1
摘要
本文介绍了基于巨磁阻抗（GMI）效应设计和实现的磁信号扫描成像系统。该系统采用配置为差分探头结构的性能匹配的 GMI 传感器对。通过协同优化低噪声电子和探头设计，系统有效抑制了传感器固有的共模漂移和外部环境磁噪声，在无磁屏蔽条件下实现对纳特斯至微特斯水平磁信号的高信噪比检测。实验结果表明，差分系统在无屏蔽环境下的噪声功率密度显著低于传统 GMI 传感器（在 1 Hz 处分别为 \SI{46}{pT}/ 与 \SI{286}{pT}/），灵敏度达到 186,790 V/T，空间分辨率良好于 200 微米。通过扫描实验验证了该系统在弱磁场检测和空间分辨率方面的优异性能，实验对象包括基于磁性墨水的美元纸币和磁性参考样本。与需要液氦冷却的 SQUID 扫描系统相比，本系统基于 GMI 效应具有室温运行、结构紧凑和低成本等优势。相对于传统单元 GMI 显微镜，该系统在信噪比和环境适应性方面实现了显著提升。这项研究为实现无需屏蔽的室温下高分辨率磁场成像提供了实际方案，具有广泛的材料磁学、生物磁成像和纳米磁探测等应用前景。
引用
@article{arxiv.2511.15209,
title = {Magnetic signal scan imaging system based on giant magnetoimpedance (GMI) differential sensor},
author = {Tao Yang and Zhoulu Yu and Xuekui Xi and Changjun Jiang and Guozhi Chai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.15209},
year = {2025}
}