日本SENIS 3NTA2：納米級三軸特斯拉計(jì)開啟矢量磁場精密測量

發(fā)布時(shí)間： 2025-11-11　　點(diǎn)擊次數(shù)： 37次

　　在材料磁性表征、空間探測、生物磁學(xué)及定向鉆探等前沿領(lǐng)域，對微弱三維磁場的精細(xì)解析需求日益迫切。日本SENIS公司推出的3NTA2納米級三軸特斯拉計(jì)，憑借500 pT超高分辨率與亞毫米級空間分辨率，將矢量磁場測量精度推向新臺階，為科研與工業(yè)用戶提供了“一機(jī)三軸、即時(shí)成像”的完整解決方案。

　　一、核心架構(gòu)：AMR三軸微探頭+16位高速ADC

　　3NTA2采用高靈敏度各向異性磁阻(AMR)單芯片集成方案，在1.25×0.5×0.25 mm³體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)Bx、By、Bz三軸正交排列，靈敏度溫度系數(shù)<0.02 %/°C，無需額外角修正即可獲得優(yōu)于0.1°的正交誤差。探頭輸出經(jīng)低噪聲模擬前端放大后，由16位1 MSPS ADC同步采樣，噪聲譜密度僅1 nT/√Hz，確保在0.1 Hz–1 kHz帶寬內(nèi)對0.5 nT弱變化仍具備可分辨能力。

　　二、寬量程與高精度兼顧：1 nT–0.1 mT全范圍<1%精度

　　儀器覆蓋1 nT–100 µT(1 Gauss)，可選配前端增益擴(kuò)展至0.5 mT(5 Gauss)。在整個(gè)測量段內(nèi)精度優(yōu)于1 %，，滿足從地磁脈動(dòng)(約50 µT)到弱磁性材料剩磁(<1 µT)的跨量級測試。內(nèi)置溫度、零點(diǎn)漂移自校準(zhǔn)算法，每10 min自動(dòng)執(zhí)行一次暗場校零，長期基線漂移<2 nT·day?¹，免除傳統(tǒng)霍爾計(jì)頻繁調(diào)零困擾。

　　三、三軸同步與矢量可視化：復(fù)雜磁場“一圖呈現(xiàn)”

　　配套LabVIEW™平臺可實(shí)時(shí)顯示三軸分量、總場強(qiáng)|B|、俯仰角、方位角及等效偶極矩，刷新率最高100 fps。用戶可在軟件中設(shè)置“矢量箭頭云圖”，對磁異常區(qū)域進(jìn)行偽彩色渲染，實(shí)現(xiàn)磁源空間定位誤差<1 mm。測量數(shù)據(jù)支持ASCII、TDMS與Python API導(dǎo)出，方便與Matlab、Origin等后處理工具無縫銜接。

　　四、應(yīng)用場景與典型優(yōu)勢

　　材料科學(xué)：

　　• 對0.1 mm厚Fe-Ni薄膜進(jìn)行掃描，可分辨50 µT條帶磁疇，空間分辨率比傳統(tǒng)霍爾探針提高5倍；

　　生物醫(yī)學(xué)：

　　• 在磁刺激實(shí)驗(yàn)中同步測量細(xì)胞培養(yǎng)液內(nèi)<5 nT背景擾動(dòng)，用于驗(yàn)證刺激線圈屏蔽效果；

　　電機(jī)質(zhì)檢：

　　• 在線測量永磁轉(zhuǎn)子表面雜散場，發(fā)現(xiàn)局部退磁缺陷，替代價(jià)格高昂的磁粉探傷；

　　定向鉆探與地球物理：

　　• 探頭電纜可延長至40 m，井下探管外徑僅8 mm，方位角精度0.2°，為隨鉆測量(MWD)提供高精度磁參考。

　　五、系統(tǒng)擴(kuò)展與易用性

　　• 主機(jī)重量<0.9 kg，內(nèi)置Li-ion電池續(xù)航10 h，支持POE供電在線運(yùn)行；

　　• 可選無磁支架與XYZ三維掃描臺組合，實(shí)現(xiàn)100 mm×100 mm自動(dòng)化柵格掃描，步進(jìn)0.1 mm；

　　• 提供1軸、2軸或3軸探頭獨(dú)立訂購，用戶可按應(yīng)用靈活更換，無需返廠校準(zhǔn)。

　　六、技術(shù)規(guī)格速覽

項(xiàng)目	典型值
分辨率	500 pT
測量范圍	1 nT–0.1 mT（可擴(kuò)展至0.5 mT）
噪聲密度	1 nT/√Hz @1 Hz
正交誤差
探頭尺寸	1.25×0.5×0.25 mm
數(shù)據(jù)接口	USB 2.0、RS-422（隔離）、TTL觸發(fā)
采樣率	1 Hz–1 kHz可調(diào)
工作溫度	−10 °C–+60 °C

　　結(jié)語

　　SENIS 3NTA2以納米級分辨率與毫米級空間定位能力，為矢量磁場測量樹立了新基準(zhǔn)。從實(shí)驗(yàn)室薄膜磁性分析，到井下探管磁導(dǎo)航，再到生物弱磁監(jiān)測，它均能提供“三軸一體、實(shí)時(shí)可視”的高效解決方案。隨著高精度磁學(xué)在量子傳感、新能源與醫(yī)療領(lǐng)域的快速滲透，3NTA2將成為科研與工業(yè)用戶手中的“磁場顯微鏡”

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