Từ kế

Từ kế hay máy đo từ là thiết bị dùng để đo đạc cường độ và có thể cả hướng của từ trường trong vùng đặt cảm biến từ trường.
Cảm biến từ trường hoạt động dựa trên nhiều hiệu ứng khác nhau của từ trường tác động lên vật chất, để cho ra biểu hiện có thể định lượng được, và ở các từ kế hiện đại thì biểu hiện này là tín hiệu điện.
Từ kế được ứng dụng trong nghiên cứu địa vật lý để đo từ trường của Trái Đất, Mặt Trời, hành tinh, vệ tinh. Trong phòng thí nghiệm vật lý thì từ kế được dùng trong xác định tính chất từ của mẫu vật, và trong khảo sát các quá trình hoặc hiện tượng vật lý, hóa học, sinh học,... trong quan hệ với từ trường.

Lịch sử

Carl Friedrich Gauß là người chế ra từ kế đầu tiên năm 1832 khi ông là Giám đốc Đài quan sát địa từ ở Göttingen. Từ kế này có một thanh nam châm treo trên sợi dây bằng vàng nằm ngang. Sự khác biệt về dao động khi thanh được từ hóa và khi nó được khử từ cho phép tính ra giá trị tuyệt đối của cường độ từ trường Trái Đất.
Đơn vị CGS của mật độ từ thông được đặt tên là gauss để vinh danh ông, định nghĩa là 1 maxwell mỗi cm vuông, và bằng 1 × 10⁻⁴ Tesla trong hê đơn vị SI.

Từ kế vector Heli

Từ kế vector Heli (Helium Vector Magnetometer, HVM) là một loại từ kế lượng tử dùng nguyên tố quan sát là heli. Kích thích heli thực hiện bằng ion hóa. Nó có thể đo từ trường nhỏ, và được dùng trên phi thuyền để đo từ trường và đảm nhận vai trò phân cỡ cho từ kế fluxgate 3 thành phần.

Từ kế hiệu ứng Hall

Từ kế hiệu ứng Hall hoạt động dựa theo hiệu ứng Hall trong chất bán dẫn. Nó là từ kế vector tương đối, dùng cho đo từ trường mạnh.

Linh kiện điện trở từ tính

Sự phụ thuộc điện trở của dải màng permalloy (NiFe) vào từ trường được sử dụng để chế ra điện trở từ tính làm cảm biến từ. Nó được đặt vào mạch tích hợp, kể cả dạng 3 trục để xác định từ trường trong các ứng dụng đơn giản. Nó có đáp ứng nhanh, có thể cấp số liệu ở nhịp 1 ms.

Quân sự

Máy dò dị thường từ (Magnetic anomaly detection, MAD) để nhận dạng các tàu ngầm dùng trong hoạt động quân sự.
Các la bàn fluxgate thì được gắn cùng các sonar trong dãy thiết bị do thám hỗn hợp thả xuống biển, để cung cấp vị trí đặt đầu thu.
Một số mìn, thủy lôi khởi động nổ bằng từ trường khi tàu vỏ sắt lại gần, tức là chúng có lắp từ kế đơn giản. Trong khi đó, các tàu ngầm phải định kỳ thực hiện khử từ (Degaussing), nhằm lẩn tránh bị phát hiện cũng như để tránh kích nổ loại thủy lôi từ trường nói trên.

Khảo sát địa vật lý

Từ kế được ứng dụng rộng rãi trong khảo sát địa vật lý. Chúng thường được lắp đặt trên máy bay, tàu thuyền, ô tô, hay đi bộ, để đo đạc và phát hiện dị thường từ.
Trong Vật lý Địa cầu, việc nghiên cứu dị thường khu vực, ví dụ các dị thường dạng dải song song với các sống núi giữa đại dương là dấu hiệu quan trọng trong xác minh sự tách giãn đáy đại dương, phần trọng tâm của thuyết kiến tạo mảng.
Thăm dò từ trên mặt đất hoặc ở vùng biển thì phục vụ nghiên cứu địa chất, tìm kiếm khoáng sản đặc biệt là quặng sắt.
Từ kế cũng được sử dụng trong quá trình khoan định hướng để nhận dạng góc phương vị của cần khoan gần choòng khoan. Đó là từ kế fluxgate ba thành phần, lắp đặt đồng thời với gia tốc kế trong cần khoan vì thế có thể nhận biết được độ nghiêng và góc phương vị của choòng khoan.
Từ kế cũng được sử dụng để khảo sát ở các di chỉ khảo cổ, tìm tàu chìm hay các vật bị chôn vùi, tìm vật chưa nổ (UXO),...

Dân sự

Trong những năm gần đây từ kế đã được thu nhỏ đến mức mà có thể được kết hợp trong mạch tích hợp với chi phí rất thấp, và đang gia tăng sử dụng như la bàn trong các thiết bị tiêu dùng như điện thoại di động và máy tính bảng.