Уникальный датчик создали специалисты Арктического научно-образовательного центра. Как рассказал профессор кафедры фундаментальной и прикладной физики Северного Арктического федерального университета (САФУ) Дмитрий Макаров, широкодиапазонный датчик тока сможет измерять электрический ток в диапазоне от миллиампер до сотен ампер. Этот прибор построен на основе монокристаллических алмазных пластин с NV-центрами, которые обладают уникальными квантовыми свойствами.
Как отмечают изобретатели, современные устройства, работающие на основе принципов Холла, обладают ограниченным диапазоном возможностей и малой чувствительностью, следовательно, недостаточно точны. Кроме того, они не способны измерить токи большой величины: сгорают, поэтому диапазон их измерений достаточно узкий.
Что касается датчика на квантовом принципе, то его NV-центры очень чувствительны к магнитному полю и жестко встроены в алмазную решетку – обладая такой сверхпрочной структурой, устройство может работать и в условиях радиации, и даже в космосе.
«Если такую пластину разместить неподалеку от проводника тока, то NV-центр будет чувствовать, какой величины ток течет в проводнике, с очень высокой точностью. По сути, это универсальный датчик. Мы уже подтвердили экспериментально его широкие возможности», - рассказал Дмитрий Макаров.
В лаборатории диагностики углеродных материалов и спиново-оптических явлений в широкозонных полупроводниках с помощью монокристаллов алмаза уже измеряются токи от миллиампер до десятков ампер. Датчика, способного вести измерения в таком широком диапазоне токов с высокой степенью точности, в настоящее время не существует нигде в мире.
При этом такой датчик измерения тока может применяться во многих сферах: в устройствах навигации или приборах магнитно-резонансной томографии, при изготовлении и эксплуатации мощных аккумуляторных батарей, в электротранспорте или в любых типах беспилотной техники, где величина тока может стремительно меняться в очень короткие временные промежутки. Регистрация изменений с помощью бортового компьютера позволит оптимизировать процесс разряда батареи и тем самым увеличить ее выработку и ресурс.
Сейчас ученые работают над завершением первого этапа испытаний и над решением проблемы перегрева самих проводников. Одно из возможных решений – использование охлажденного жидкого азота. В ближайшие полгода планируется построить прототип прибора, который будет выпускаться в промышленных масштабах. Специалистам также предстоит найти способ сделать устройство достаточно компактным и недорогим.
Источник: Российская Газета
распечатать статью
