Patent ES-2585007-T3 (ES)
Title: Sistema de detección por micromagnetometría y procedimiento para detectar firmas magnéticas de materiales magnéticos
Inventor: TERKI FÉRIAL
IPC: G01R33/12
Filed: 2013-07-12
Granted: 2016-10-03
Abstract: Sistema de micromagnetometría para detectar la presencia de cantidades muy pequeñas de partículas magnéticas hasta una partícula magnética individual o un objeto magnético individual a escala microscópica o nanoscópica que comprende: - un primer sensor multianillo magnético híbrido AMR/PHR (4) que tiene una superficie activa (14) que incluye una pista magnética (14) en forma de circuito cerrado depositada sobre un sustrato (26), un primer terminal de corriente (28) y un segundo terminal de corriente 30 que forman un par de terminales de corriente que están enfrente uno de otro en contacto con la pista magnética en circuito cerrado (24) hecha de un material magnético, un primer terminal de tensión (32) y un segundo terminal de tensión (34) que forman un par de terminales de tensión que están enfrente uno de otro en contacto con la pista magnética en circuito cerrado (24) y de la que se detecta una salida de tensión diferencial Vb, un primer eje (40) que pasa por el primero y segundo terminales de corriente (28, 30) en paralelo a la dirección del campo de polarización por intercambio del material de la pista y perpendicular a un segundo eje (42) que pasa a través del primero y segundo terminales de tensión; - una primera fuente de corriente o de tensión (6) conectada entre el primero y segundo terminales de corriente (28, 30) para inyectar una corriente I a través del mismo; - un primer dispositivo de medición de la tensión (8) conectado entre el primero y segundo terminales de tensión (32,34) para medir la tensión diferencial Vb entre el par de terminales de tensión (32,34); - un conjunto de al menos una partícula magnética (12) depositada en la superficie activa (14) del primer sensor magnético (4); - una unidad de proceso (22) para detectar, a partir de un conjunto de diferentes tensiones diferenciales medidas, un cambio de flujo magnético representativo de la presencia de al menos una partícula magnética (12) depositada; la pista magnética (24) del primer sensor magnético multianillo AMR/PHR (4) que tiene: - un primer brazo (102) hecho de un primer conjunto de un número de anillos predeterminado m de trayectorias sinuosas circulares 104 delimitadas dentro de un primer cuadrante de la superficie (126) del sensor magnético (4), estando la trayectoria sinuosa más exterior (128) conectada al primer terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa más interior 110 conectada al primer terminal de tensión (32), - un segundo brazo (112) hecho de un segundo conjunto del mismo número predeterminado m de trayectorias sinuosas circulares 114 delimitadas dentro de un segundo cuadrante de la superficie 116 del sensor magnético 4, estando la trayectoria sinuosa más exterior (118) conectada al segundo terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa más interior (120) conectada al primer terminal de tensión (32), - un tercer brazo (122) hecho de un tercer conjunto del mismo número de anillos m de trayectorias sinuosas circulares 124 delimitadas dentro de un tercer cuadrante de la superficie (126) del sensor magnético (4), estando la trayectoria sinuosa más exterior (128) conectada al segundo terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa más interior (130) conectada al segundo terminal de tensión (34), - un cuarto brazo (132) hecho de un cuarto conjunto del mismo número de anillos m de trayectorias sinuosas circulares (134) delimitadas dentro de un cuarto cuadrante de la superficie (136) del sensor magnético (4), estando la trayectoria sinuosa más exterior (138) conectada al primer terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa más interior (140) conectada al segundo terminal de tensión (34); - la pista magnética (24) es una estructura bicapa que incluye una película ferromagnética y una película antiferromagnética, o una estructura de válvula de espín, o una estructura tricapa que incluye una película ferromagnética, un metal y una película antiferromagnética; caracterizado porque - el sistema de micromagnetometría comprende medios (20) para crear un campo de excitación magnética HAC que hace producir a cada partícula magnética un campo magnético de dispersión, siendo este campo de excitación magnética HAC oscilante a lo largo del tiempo a una frecuencia constante w de 10 a 3 KHz; y - las partículas magnéticas (12) a ser detectadas son inmóviles y se colocan cerca o en contacto con la superficie activa (14) de la pista magnética (24); y - la corriente I inyectada por la primera fuente de corriente o tensión (6) que pasa a través de los terminales de corriente (28, 30) es una corriente continua (CC) o una corriente alterna (CA), o una suma de una corriente continua y alterna; y - la unidad de proceso (22) está configurada o bien para proporcionar una primera curva de calibración de una respuesta magnética térmica del fondo del primer sensor magnético (4) sin partículas magnéticas depositadas en el mismo, en un rango de temperatura predeterminado, bajo unas primeras condiciones físicas y ambientales predeterminadas conocidas, y según un primer conjunto de condiciones de funcionamiento del sistema conocidas en términos de la corriente inyectada por la primera fuente de corriente o de tensión (6) y del campo de excitación magnética HAC aplicada; a continuación, a continuación, después de depositar una cantidad desconocida de partículas magnéticas (12) en el primer sensor magnético (4), determinar una segunda curva de evolución frente a la temperatura de las mediciones de tensión diferencial corregidas o no a partir de un conjunto de mediciones de tensión diferencial emitidas desde el primer sensor magnético (4) y llevadas a cabo variando la temperatura en el mismo intervalo de temperatura predeterminado, según las mismas primeras condiciones físicas y ambientales predeterminadas conocidas y según el mismo primer conjunto de condiciones de funcionamiento del sistema conocidas, a continuación, determinar una tercera curva como la diferencia la segunda curva y la primera curva en el mismo intervalo de temperatura; y detectar la presencia de al menos una partícula magnética cuando el valor absoluto de todas las diferencias de tensión de la tercera curva se mantiene estable por encima de un umbral de detección predeterminado o, cuando la tercera curva presenta un intervalo de temperatura en el que se produce una transición que tiene una amplitud mayor que el umbral de detección predeterminado, siendo el umbral de detección predeterminado correspondiente a un cambio mínimo detectable en el campo de magnetización de 10 nT; o, después de depositar una cantidad desconocida de partículas magnéticas (12) en el primer sensor magnético (4), las partículas magnéticas que son nanopartículas moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutación predeterminado en términos de una propiedad física de la conmutación que funciona como una orden de conmutación, al variar la magnitud de la propiedad física en un intervalo predeterminado de la propiedad física bajo unas condiciones físicas conocidas predeterminadas y bajo unas condiciones de funcionamiento del sistema conocidas, para determinar una primera curva de la evolución de las mediciones de tensión diferencia corregidas o no a partir de la evolución de las mediciones de tensión diferencial llevadas a cabo con el primer sensor magnético (4) frente a la magnitud de la propiedad física; a continuación, para determinar en el intervalo predeterminado de la magnitud de la propiedad física de una segunda curva como una curva de ajuste desde una parte inferior de la primera curva, donde esta parte inferior de la primera curva se corresponde con un intervalo inferior incluido dentro del intervalo predeterminado de la propiedad física, donde el intervalo inferior tiene el límite superior menor que el umbral de conmutación predeterminado; a continuación, para determinar una tercera curva como la diferencia frente a la magnitud de la propiedad física de la conmutación entre las tensiones diferenciales de la primera curva y las tensiones diferenciales de la segunda curva en el mismo intervalo de magnitud de la propiedad física; y para detectar la presencia de partículas magnéticas cuando la tercera curva presenta un intervalo de la propiedad física de la conmutación en el que se produce una transición que tiene una amplitud mayor que el umbral de detección predeterminado, donde el umbral de detección predeterminado se corresponde con un cambio mínimo detectable en el campo de magnetización de 10 nT.