고감도 광펌핑 원자 자기센서

전문가 제언

○ 자기장을 측정하여 물성을 결정하는 방법은 기초과학은 물론이고 공학에서도 다양하게 응용된다. 자기적 방법은 측정 대상에 전극을 부착할 필요가 없으므로 비침습적인 것이 장점이다. 여기서는 극히 미약한 자기장을 측정하는 새로운 방법으로 최근에 각광을 받는 광펌핑을 이용한 원자 자력계의 원리와 생체자기측정에 대한 응용을 소개한다.

○ 극미한 자기장을 측정하는 대표적인 예는 인체에서 발생하는 각종 자기신호의 측정이다. 사람의 몸에는 심장을 비롯하여 다양한 전류가 흐르며 이로 인해 자기장이 발생한다. 특히 인류 최후의 프론티어라고 평가되는 뇌과학에서 극미한 자기장의 측정은 필수적이다.

○ 뇌의 자기장을 측정하는 뇌자도(MEG)에는 이제까지 주로 초전도양자간섭장치(SQUID)가 이용되었다. 지구자기장의 약 1백억 분의 1에 해당하는 1fT/㎐1/2의 감도를 갖는 저온초전도(LTS) SQUID가 뇌기능 및 인지기능 연구에 사용되고 있다. 초고감도 스핀교환이완 없는(SERF) 원자자력계는 LTS SQUID보다 100배 정도 민감한 ～10aT/㎐1/2의 감도를 가질 수 있다.

○ 초고감도 자기 센서는 뇌기능 연구뿐만 아니라 고령화 사회에서 심각한 문제로 나타나는 치매를 비롯한 각종 정신질환의 진단과 치료에도 크게 기여할 것으로 기대된다. 현재 임상에 널리 사용되는 자기공명영상(MRI)장치와 MEG를 결합한 MRI/MEG 장치에서 원자 자기 센서가 사용될 가능성이 높다.

○ 정밀 자기장 측정은 생체자기와 의료분야 외에도 광물탐사, 우주과학, 국방, 안전 등에도 다양하게 응용된다. 미국의 Princeton 대학이 원자자력계 개발에 앞서있다. 일본도 정부의 지원으로 대학과 산업체가 공동으로 원자자력계를 이용한 의료장비를 개발한다. 국내에서는 SQUID를 이용한 MEG와 MCG 연구에 경험이 있는 표준과학연구원에서 원천기술을 개발하였다. 상용화를 앞 둔 신생기술이므로 경쟁력을 가질 수 있도록 적극 지원이 필요한 시점이다

저자

T Kobayashi

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

80(3)

잡지명

應用物理

과학기술
표준분류

재료

페이지

211~215

분석자

박*철

분석물

• 고감도 광펌핑 원자 자기센서.pdf [257,179 byte]

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