KR20110080392A - Devices and method for sensing magnetic property - Google Patents
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Abstract
Description
자기 특성 센싱 장치 및 방법에 관한 것으로, 대상체의 자기 특성을 센싱하여 대상체의 본질을 파악하도록 된 자기 특성 센싱 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a magnetic characteristic sensing device and a method, and more particularly, to a magnetic characteristic sensing device and a method for sensing the nature of an object by sensing a magnetic characteristic of the object.
물질의 자기 특성은 물질 고유의 성질임과 동시에 그 크기와 모양에 따라 달라진다. 대상체의 자기적인 특성을 측정하여 대상체의 본질(identity)을 판독하기 위한 센싱 장치는 작은 자기 모멘트(magnetic moment)를 측정할 수 있는 민감도를 가져야 한다.The magnetic properties of a material are inherent to the material and depend on its size and shape. Sensing devices for measuring the magnetic properties of an object to read the identity of the object should have a sensitivity capable of measuring a small magnetic moment.
나노와이어의 공진(resonance) 현상을 이용하여 자성을 가지는 대상체의 본질을 파악할 수 있는 자기 특성 센싱 장치 및 방법을 제공한다.Provided are a magnetic property sensing device and method capable of identifying the nature of an object having magnetic properties by using a resonance phenomenon of a nanowire.
본 발명의 실시예에 따른 자기 특성 센싱 장치는 복수의 자구를 가지며, 서로 다른 방향으로 자화된 서로 인접한 자구 사이에 자구벽을 가지는 상태에서 센싱 동작이 이루어지는 센싱용 나노와이어와, 상기 센싱용 나노와이어의 자구를 초기화시키는 초기화용 나노와이어와, 상기 센싱용 나노와이어에 교류 전류를 일정 범위내에서 주파수를 스위핑하면서 인가하는 교류 전류 공급원과, 상기 센싱용 나노와이어의 공진 주파수를 검출하여 대상체에 의한 공진 주파수 변화를 얻을 수 있도록 하는 신호 검출기를 포함한다.Magnetic sensing device according to an embodiment of the present invention has a plurality of magnetic domains, the sensing nanowires and the sensing nanowires in which the sensing operation is performed in a state having a magnetic domain wall between adjacent magnetic domains magnetized in different directions, and the sensing nanowires Initialization nanowires for initializing the magnetic domain of the sensor, AC current supply source for applying alternating current to the sensing nanowires while sweeping the frequency within a predetermined range, and resonance frequency of the sensing nanowires by detecting the resonance frequency of the sensing nanowires. It includes a signal detector to obtain a frequency change.
본 발명의 실시예에 따른 자기 특성 센싱 장치는, 상기 신호 검출기의 검출신호로부터 상기 대상체의 종류를 파악해내는 판단부를 더 포함할 수 있다.The apparatus for sensing magnetic properties according to an embodiment of the present invention may further include a determination unit for identifying the type of the object from the detection signal of the signal detector.
상기 센싱용 나노와이어는 강자성 물질을 포함할 수 있다.The sensing nanowire may include a ferromagnetic material.
상기 신호 검출기는 전기적 방식으로 상기 센싱용 나노와이어의 공진 주파수를 검출하도록 마련될 수 있다.The signal detector may be provided to detect a resonance frequency of the sensing nanowire in an electrical manner.
상기 센싱용 나노와이어와 상기 교류 전류 공급원은 폐회로를 이루며, 상기 신호 검출기는 상기 폐회로에 병렬로 연결된 스펙트럼 분석기일 수 있다.The sensing nanowire and the alternating current supply source form a closed circuit, and the signal detector may be a spectrum analyzer connected in parallel to the closed circuit.
상기 센싱용 나노와이어는, 서로 독립적으로 동작하도록 이격된 복수의 센싱용 나노와이어를 포함하며, 상기 복수의 센싱용 나노와이어를 이용한 공진 주파수 검출값의 통계적인 분석을 통해 대상체를 감지할 수 있다.The sensing nanowires may include a plurality of sensing nanowires spaced apart from each other to operate independently of each other, and may detect an object through statistical analysis of resonance frequency detection values using the plurality of sensing nanowires.
상기 복수의 센싱용 나노와이어를 플레시블 플레이트에 의해 지지하여 접거나 구부릴 수 있도록 마련되며, 3차원적인 구조물 내부에 존재하는 물질의 자성을 측정하도록 마련될 수도 있다.The plurality of sensing nanowires may be provided to be supported or folded or bent by a flexible plate, and may be provided to measure the magnetism of a material existing in a three-dimensional structure.
본 발명의 실시예에 따른 자기 특성 센싱 방법은, 복수의 자구를 가지며, 서로 다른 방향으로 자화된 서로 인접한 자구 사이에 자구벽을 가지도록 센싱용 나노와이어를 준비시키는 단계와; 상기 센싱용 나노와이어에 교류 전류를 그 주파수를 일정 범위내에서 스위핑하면서 인가하여, 상기 센싱용 나노와이어의 자구벽을 오실레이션시키는 단계와; 상기 센싱용 나노와이어의 공진 주파수를 검출하여 대상체에 의한 공진 주파수 변화를 감지하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a magnetic property sensing method comprising: preparing a sensing nanowire to have magnetic domain walls between adjacent magnetic domains magnetized in different directions; Oscillating the magnetic domain walls of the sensing nanowires by applying an alternating current to the sensing nanowires while sweeping the frequency within a predetermined range; And detecting a resonance frequency change by an object by detecting a resonance frequency of the sensing nanowire.
본 발명의 실시예에 따른 자기 특성 센싱 방법은, 상기 감지된 공진 주파수 변화로부터 상기 대상체의 종류를 파악해내는 단계;를 더 포함할 수 있다.The magnetic property sensing method according to an exemplary embodiment of the present invention may further include determining a type of the object from the sensed change in the resonance frequency.
상기 대상체의 종류 파악은, 상기 감지된 공진 주파수 변화값과 미리 저장해둔 대상체의 종류에 따른 공진 주파수 변화값을 비교하여 이루어질 수 있다.The identification of the type of the object may be performed by comparing the detected resonant frequency change value with a resonant frequency change value according to a pre-stored type of the object.
나노와이어의 공진(resonance) 예컨대, 강자성 나노와이어의 강자성 공진(ferromagnetic resonance) 현상을 이용하여 서브미크론(submicron) 크기의 대상체의 자성 예컨대, 교류 자기 모멘트를 간접적으로 측정할 수 있으며, 이 측정 결과를 기 측정된 데이터와 비교하면, 서브미크론 크기의 대상체의 본질을 센싱할 수 있다.Resonance of nanowires, for example ferromagnetic resonance of ferromagnetic nanowires, can be used to indirectly measure the magnetism, eg, alternating magnetic moment, of a submicron sized object. In comparison with the measured data, the nature of the submicron sized object may be sensed.
도 1a 내지 도 1c는 나노와이어에서의 전류 인가에 따른 자구벽의 위치 변화를 개략적으로 보여준다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 자기 특성 센싱 장치의 개념도를 개략적으로 보여준다.
도 4는 대상체에 기인한 센싱용 나노와이어의 공진 주파수의 시프트를 보여준다.
도 5는 도 2 및 도 3에 적용되는 신호 검출기의 다른 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 자기 특성 센싱 장치의 개념도를 개략적으로 보여준다.
도 8은 도 7의 센싱 장치가 휘어진 곡면 상에서 구현되어 그 곡면의 모양을 따르는 표면을 가지는 3차원적인 구조물 내부에 존재하는 물질의 자성을 측정하도록 된 예를 보여준다.1a to 1c schematically show the change of position of the magnetic domain wall with the application of current in the nanowires.
2 and 3 schematically show a conceptual diagram of a magnetic characteristic sensing device according to embodiments of the present invention.
4 shows the shift of the resonance frequency of the sensing nanowire due to the object.
FIG. 5 schematically shows another embodiment of a signal detector applied to FIGS. 2 and 3.
6 and 7 schematically show a conceptual diagram of a magnetic characteristic sensing device according to other embodiments of the present invention.
FIG. 8 shows an example in which the sensing device of FIG. 7 is implemented on a curved surface to measure the magnetism of a material present in a three-dimensional structure having a surface that follows the shape of the curved surface.
나노와이어 형태의 자성 물질에 전류를 인가하면, 자성 물질의 자구벽(magnetic domain wall)을 이동시킬 수 있다. 이러한 자성 물질의 자구벽 이동 원리를 이용하여 정보저장장치를 구현하려는 많은 노력이 이루어지고 있으며, 다른 분야에도 이를 적용하려는 노력이 이루어지고 있다. 본 발명의 실시예에 따른 대상체의 자기 특성을 센싱하는 장치는 교류 전류를 인가함에 따라 자구벽이 오실레이션하며, 강자성 나노와이어의 공진 주파수에서는 자구벽의 오실레이션이 최대화되며, 자성을 가진 다른 대상체가 자구벽에 가까이 위치할 때, 강자성 나노 와이어의 공진 주파수에 변화가 생기는 것을 이용한다. When a current is applied to the magnetic material of the nanowire type, the magnetic domain wall of the magnetic material may be moved. Many efforts have been made to implement an information storage device using the magnetic domain wall movement principle of magnetic materials, and other efforts have been made to apply it to other fields. In the apparatus for sensing magnetic characteristics of an object according to an exemplary embodiment of the present invention, the magnetic domain wall oscillates when an alternating current is applied, and the oscillation of the magnetic domain wall is maximized at the resonance frequency of the ferromagnetic nanowire, and another object having magnetic properties Is located close to the magnetic domain wall, a change occurs in the resonant frequency of the ferromagnetic nanowires.
자구(magnetic domain)는 강자성체 내에서 자기 모멘트가 일정 방향으로 정돈된 자기적인 미소영역이고, 자구벽은 서로 다른 자화 방향을 갖는 자구들의 경계부이다. The magnetic domain is a magnetic microregion in which the magnetic moments are arranged in a certain direction in the ferromagnetic material, and the magnetic domain wall is a boundary of magnetic domains having different magnetization directions.
전기를 잘 통하는 강자성 물질로 된 나노와이어에 교류 전류가 흐를 때, 강자성 물질의 종류와 나노와이어의 구조에 따라 공진 주파수(resonance frequency)가 결정된다. 이러한 강자성 나노와이어(ferromagnetic nanowire)에 교류 전류(ac current)를 흘리게 되면 자기 모멘트가 주기적으로 오실레이션하게 된다. 이에 따라 자구벽의 위치가 인가되는 교류 전류에 따라 오실레이션하게 된다.When an alternating current flows through a nanowire made of electrically ferromagnetic material, a resonance frequency is determined according to the type of ferromagnetic material and the structure of the nanowire. When an AC current flows through the ferromagnetic nanowire, the magnetic moment is periodically oscillated. Accordingly, the position of the magnetic domain wall is oscillated according to the alternating current applied.
도 1a 내지 도 1c는 나노와이어에서의 전류 인가 방향에 따른 자구벽의 위치 변화를 개략적으로 보여준다.1a to 1c schematically show a change in position of the magnetic domain wall according to the direction of current application in the nanowires.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 자성을 가지는 나노와이어(1) 예컨대, 강자성 나노와이어에 서로 다른 방향으로 자기 모멘트(MM)를 가지는 자구(3,7)가 존재하는 경우를 고려한다. 서로 다른 방향으로 자기 모멘트(MM)를 가지는 자구(3,7)의 경계부에는 자구벽(5)이 존재한다. 나노와이어에 -X 방향으로 전류(i)를 인가할 때, 전자(e)의 인가 방향(+X 방향: 전류와 반대 방향)을 따라 자구벽(5)이 이동하며, 전류의 인가 방향을 +X 방향으로 바꾸면, 자구벽(5)이 반대 방향 예를 들어, -X 방향으로 이동하게 된다.Referring to FIGS. 1A to 1C, a case in which
따라서, 나노와이어(1)에 교류 전류를 인가하면, 자구벽(5)의 위치가 오실레이션 될 수 있다.Therefore, when an alternating current is applied to the
나노와이어(1)에서의 자구벽(5) 위치 오실레이션은 이 나노와이어(1)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 가지는 교류 전류가 인가될 때, 최대화될 수 있다. 이러한 나노와이어(1)에 자성을 가지는 대상체가 근접되면, 이 대상체의 자기 모멘트에 의해 나노와이어의 공진 세기 및 주파수가 변화된다. 그러므로, 교류 전류의 주파수를 예를 들어, 나노와이어의 기본 공진 주파수에 대해 일정 범위내에서 스위핑하면서, 나노와이어의 공진 주파수 변화를 체크하면, 대상체의 존재 여부나 대상체의 본질(identity)을 파악할 수 있다. Oscillation of the
여기서, 나노와이어의 기본 공진 주파수는 자성을 가지는 외부 물질의 영향이 없는 상태에서의 나노와이어 자체에 의한 것을 말한다.Here, the fundamental resonant frequency of the nanowires refers to those due to the nanowires themselves in the absence of the influence of an external material having magnetic properties.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 자기 특성 센싱 장치의 개념도를 개략적으로 보여준다.2 and 3 schematically show a conceptual diagram of a magnetic characteristic sensing device according to embodiments of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 센싱 장치는, 센싱용 나노와이어(10)와, 이 센싱용 나노와이어(10)의 자구를 초기화하기 위한 초기화용 나노와이어(20)와, 센싱용 나노와이어(10)에 교류 전류를 인가하는 교류 전류 공급원(30)과, 센싱용 나노와이어(10)의 공진 주파수를 검출하여 대상체(40)에 의한 공진 주파수 변화를 얻을 수 있도록 된 신호 검출기(50)를 포함한다. 또한, 센싱 장치는, 도 3에서와 같이, 신호 검출기(50)의 검출신호로부터 대상체(40)의 종류를 파악해내는 판단부(60)를 더 포함할 수 있다. 상기 판단부(60)는 도 3에서와 같이 센싱 장치에 마련될 수 있다. 또한, 판단부(60)는 별도의 장치에 마련되고, 센싱 장치의 검출 결과를 이용하여 별도의 장치에서 대상체(40)의 종류를 파악하는 작업을 진행할 수도 있다.2 and 3, the sensing device includes a
센싱용 나노와이어(10)는, 전기를 통하도록 자성 물질 예컨대, 강자성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 센싱용 나노와이어(10)는 강자성 나노와이어일 수 있다. 센싱용 나노와이어(10)는 이를 구성하는 물질과 구조에 따라 기본 공진 주파수(resonance frequency)가 결정된다. 센싱용 나노와이어(10)가 강자성 물질로 이루어진 경우, 교류 전류 인가에 의해 공진되는 현상을 강자성 공진(ferromagnectic resonance)이라 부른다. 예를 들어, 약 35nm ∼ 500nm 사이의 폭을 가지는 니켈(Ni) 나노와이어의 경우 대략 20GHz ∼ 35GHz 사이에서 공진이 이루어진다. The
상기 센싱용 나노와이어(10)는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 나노와이어(1)와 동일 또는 유사하게, 복수의 자구를 가지며, 서로 다른 방향으로 자화된 서로 인접한 자구 사이에 자구벽을 가지는 상태에서 센싱 동작이 이루어진다.The
초기화용 나노와이어(20)는 상기 센싱용 나노와이어(10)의 자구(magnetic domain)를 초기화시켜 상기 센싱용 나노와이어(10)가 복수의 자구를 가지도록 하는 것으로, 이 센싱용 나노와이어(10)와 크로스되는 방향으로 배치된다. 이 초기화용 나노와이어(20)에 전류가 흐를 때, 에르스텟 필드(Oersted field)가 형성되어, 센싱용 나노와이어(10)의 자구를 한 방향으로 초기화한다. 이때, 발생하는 열도 센싱용 나노와이어(10)의 자구를 초기화하는데 도움이 된다. The
초기화용 나노와이어(20)에 전류를 흘러 대응하는 센싱용 나노와이어(10)의 자구를 한 방향으로 초기화한다. 그런 다음, 센싱용 나노와이어(10)에 자구를 이동시키는 전류를 흘러, 앞서 초기화된 자구를 이동시킨 상태에서, 초기화용 나노와이어(20)에 예를 들어 반대 방향으로 전류를 인가하면 센싱용 나노와이어(10)의 대응 영역이 앞서 초기화된 자구와 반대 방향으로 초기화된다. 따라서, 서로 인접하는 자구는 서로 반대 방향으로 초기화될 수 있다. 이런 과정을 1회 진행하거나 반복 진행하여, 센싱용 나노와이어(10)를 복수의 자구를 가지며, 서로 다른 방향으로 자회된 서로 인접한 자구 사이에 자구벽을 가지도록 초기화시킬 수 있다. A current flows through the
이와 같이, 센싱용 나노와이어(10)는 초기화 과정을 거치면, 서로 다른 방향으로 자화된 적어도 두 개의 자구를 가지며, 서로 인접한 자구 사이에 자구벽을 가진다. As described above, the
교류 전류 공급원(30)은 예를 들어, 초기화 과정을 거쳐, 복수의 자구를 가지며, 서로 다른 방향으로 자화된 서로 인접한 자구 사이에 자구벽을 가지는 상태의 센싱용 나노와이어(10)에 교류 전류를 인가한다. 이러한 센싱용 나노와이어(10)에 교류 전류를 흘러주면, 자구벽이 오실레이션한다. 즉, 센싱용 나노와이어(10)에 교류 전류를 흘리게 되면, 자기 모멘트(magnetic moment:MM)가 주기적으로 오실레이션하게 되며, 이에 따라 자구벽의 위치가 주기적으로 오실레이션 하게 되는데, 이는 스핀 웨이브(spin wave)의 일종이다.The alternating
교류 전류 공급원(30)은 교류 전류의 주파수를 예를 들어, 상기 센싱용 나노와이어(10)의 기본 공진 주파수에 대해 일정 범위내에서 스위핑(sweeping)하면서 센싱용 나노와이어(10)로 인가할 수 있다.The alternating
센싱용 나노와이어(10)의 기본 공진 주파수는 전술한 바와 같이, 그 구성 물질 및 구조에 따라 정해진다. 따라서, 센싱용 나노와이어(10)에 인가되는 교류 전류의 주파수를 스위핑하면서, 센싱용 나노와이어(10)의 자구벽 오실레이션을 감지하면, 자구벽의 오실레이션이 최대로 일어나는 공진 주파수를 검출할 수 있다. 또한, 자성을 가지는 대상체(40)가 센싱용 나노와이어(10)에 가까이 있게 되면, 이 대상체(40)의 자기 모멘트에 의해 센싱용 나노와이어(10)의 공진 세기 및 주파수가 변하게 되므로, 공진 주파수 변화를 검출하면 대상체(40)의 본질을 파악할 수 있다.As described above, the basic resonant frequency of the
신호 검출기(50)는, 센싱용 나노와이어(10)의 공진 주파수를 검출하여 대상체(40)에 의한 공진 주파수 변화를 얻을 수 있도록 한다. 이 신호 검출기(50)는 대상체(40)에 의해 변화되는 센싱용 나노와이어(10)의 공진 주파수를 검출한다. 또한, 신호 검출기(50)는, 대상체(40) 유무에 관계없이 센싱용 나노와이어(10)의 공진 주파수를 검출할 수 있다. The
신호 검출기(50)는 전기적 방식으로 센싱용 나노와이어(10)의 공진 주파수를 검출하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 신호 검출기(50)로는 도 2 및 도 3에서와 같이, 센싱용 나노와이어(10)와 교류 전류 공급원(30)이 이루는 폐회로에 병렬로 연결된 스펙트럼 분석기(spectrum analyzer)를 구비할 수 있다. 일정 범위내에서 스위핑되는 교류 전류가 교류 전류 공급원(30)으로부터 센싱용 나노와이어(10)로 인가되면, 교류 전류의 주파수에 따라 임피던스가 변해 전압이 달라지고, 이러한 교류 전류의 주파수에 따른 전압 변화를 스펙트럼 분석기로 측정한다. 교류 전류의 주파수가 센싱용 나노와이어(10)의 공진 주파수가 일치하는 위치에서 대략적으로 스펙트럼 분석기에서 검출되는 전압값의 피크가 존재하므로, 스펙트럼 분석기의 검출 결과로부터 센싱용 나노와이어(10)의 공진 주파수를 알 수 있다. 전압값이 피크가 되는 주파수가 센싱용 나노와이어(10)의 공진 주파수가 된다. The
도 4는 대상체(40)에 기인한 센싱용 나노와이어의 공진 주파수의 시프트를 보여준다. 도 4에서 가로축은 주파수(frequecy), 세로축은 전압(V)을 나타낸다. 4 shows the shift of the resonance frequency of the sensing nanowire due to the
스펙트럼 분석기에서 검출되는 공진 주파수는 자성을 가지는 대상체(40)가 없는 경우에는 센싱용 나노와이어(10)의 물질 및 구조에 따른 기본 공진 주파수(f0)가 되며, 자성을 가지는 대상체(40)가 센싱용 나노와이어(10)에 근접되게 위치된 경우에는, 자성을 가지는 대상체(40)에 의해 기본 공진 주파수로부터 변화된 공진 주파수(f')가 된다. 도 4에서는 변화된 공진 주파수(f')이 기본 공진 주파수(f0)보다 큰 값인 것으로 보여주는데, 이는 예시적인 것으로, 변화된 공진 주파수(f')는 기본 공진 주파수(f0)보다 크거나 작을 수 있다. 따라서, 센싱용 나노와이어(10)의 공진 주파수를 측정한 값으로부터 대상체(40)의 자기 모멘트 값을 알 수 있으며, 이에 따라 대상체(40)가 무엇인지, 어떤 상태인지를 파악할 수 있게 된다. 여기서, 상기 대상체(40)의 자기 모멘트 값 판단은 여러 대상체 종류를 고려하여, 미리 준비한 데이터와 비교하여 얻을 수 있다.When the resonance frequency detected by the spectrum analyzer does not have a
대안으로, 신호 검출기(50)는 광학적 방식으로 센싱용 나노 와이어의 공진 주파수를 검출하도록 마련될 수도 있다. 예를 들어, 신호 검출기(50)는 도 5에 도시된 바와 같이, 자구벽 부분에 선편광의 광을 조사하는 광원(51)과, 센싱용(10) 나노와이어(10)의 자구벽 부분에 조사된 선편광의 광이 반사될 때 반사광의 편광 변화를 검출하는 편광 변화 검출기(55)를 포함하도록 구성될 수 있다. 네트 자화가 있을 때, 조사된 선형 편광의 광은 반사되면서 타원 편광의 광으로 되며, 자기 모멘트 방향에 따라 광의 편광 변화가 달라진다. 이 광의 타원 편광을 분해해서 S-편광 성분과 P-편광 성분의 비율 변화를 검출하면, 센싱용 나노와이어(10)의 공진 주파수 변화를 알 수 있어 이로부터, 대상체(40)의 존재 여부나 대상체(40)의 자기 모멘트 값을 알아 낼 수 있으므로, 대상채(40)가 존재하는지 여부나, 대상체(40)가 무엇인지, 어떤 상태인지를 파악할 수 있게 된다.Alternatively, the
판단부(60)는 신호 검출기(50)의 검출신호로부터 대상체(40)의 종류를 파악해내기 위한 것으로, 실제 센싱 장치를 구성하는 경우에는, 이 판단부(60)나 별도의 저장부에 센싱용 나노와이어(10)의 기본 공진 주파수(f0)에 대해, 다양한 대상체의 종류에 따른 공진 주파수 변화값을 미리 저장해두고, 판단부(60)에서는 신호 검출기(50)의 검출 값을 미리 저장된 값과 비교하여, 대상체(40)의 종류나 상태 등을 파악하게 된다. 여기서, 대상체(40)의 종류에 따른 공진 주파수 변화값은 예를 들어, 룩업 테이블 형태로 미리 저장해 둘 수 있다.The
한편, 본 발명의 실시예에 따른 자기 특성 센싱 장치는, 단일 센싱용 나노와이어(10)만을 적용하는 대신에 도 6에서와 같이 복수의 센싱용 나노와이어(10)를 이용하도록 구성될 수도 있다. Meanwhile, the magnetic property sensing device according to the exemplary embodiment of the present invention may be configured to use a plurality of
도 6을 참조하면, 센싱 장치는, 복수의 센싱용 나노와이어(10)를 구비할 수 있다. 이때, 이 복수의 센싱용 나노와이어(10)는 서로 독립적으로 동작하도록 충분히 이격되도록 배치된다.Referring to FIG. 6, the sensing device may include a plurality of
복수의 센싱용 나노와이어(10)의 초기화는 하나의 초기화용 나노와이어(20)를 공통 사용하여 이루어질 수 있다. 초기화용 나노와이어(20)는 복수의 센싱용 나노와이어(10) 각각에 대응되게 복수개 마련될 수도 있다.Initialization of the plurality of
교류 전류 공급원(30)은 복수의 센싱용 나노와이어(10)에 각각 독립적으로 또는 동시에 교류 전류를 공급하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 복수의 센싱용 나노와이어(10)를 전기적으로 병렬 연결하고, 여기에 교류 전류 공급원(30)을 직렬로 연결하면, 교류 전류 공급원(30)은 복수의 센싱용 나노와이어(10)와 폐회로를 구성하면서, 복수의 센싱용 나노와이어(10)에 동시에 교류 전류를 공급할 수 있다. 또한, 교류 전류 공급원(30)은 복수의 센싱용 나노와이어(10)와 각각 독립적으로 전기적인 폐회로를 구성하도록 연결될 수도 있다. The AC
신호 검출기(50)는 교류 전류 공급원(30)과 각 센싱용 나노와이어(10)가 이루는 폐회로에 병렬로 연결되어, 복수의 센싱용 나노와이어(10) 각각의 공진 주파수를 독립적으로 검출하도록 마련될 수 있다. The
이와 같이 복수의 센싱용 나노와이어(10)를 이용하여 여러 대상체(40)에 대해 동시에 측정하면, 통계적인 분석을 통하여 대상체(40)의 본질을 미리 준비된 데이터와 비교하여 얻을 때, 그 신뢰도를 보다 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 검출되는 공진 주파수가 기본 공진 주파수인 것으로 검출되는 센싱용 나노와이어의 검출 결과는 빼고, 공진 주파수가 기본 공진 주파수에서 변화된 것으로 나타나는 센싱용 나노와이어의 검출 결과만을 이용하여 통계 분석을 하면, 대상체의 본질 파악의 신뢰도를 보다 높일 수 있다. 또한, 공진 주파수가 기본 공진 주파수인 것으로 검출되는 경우에 대해 공진 주파수가 기본 공진 주파수에서 변화된 것으로 나타나는 경우의 비율을 이용하면, 대상체의 분포 밀도 등도 파악할 수 있다.As described above, when
한편, 복수의 센싱용 나노와이어(10) 어레이는 평면적인 폼펙터(formfactor) 상에서 구현될 필요는 없다. 즉, 센싱 장치는 도 7 및 도 8에서와 같이 복수의 센싱용 나노와이어(10)를 플레시블(flexible) 플레이트(70)에 의해 지지되어 접거나 구부릴 수 있도록 마련되나. 3차원적인 구조물 내부에 존재하는 물질의 자성을 측정하도록 마련될 수도 있다. 이러한 플렉시블한 센싱 장치는 임의의 볼륨(volume)을 가지는 폼팩터(formfactor)에서 자기 특성을 센싱할 수 있다. 도 8은 도 7의 센싱 장치가 휘어진 곡면 상에서 구현되어 그 곡면의 모양을 따르는 표면을 가지는 3차원적인 구조물(80)(예를 들어, 파이프(pipe)나 동물의 팔목 등)의 내부에 존재하는 물질의 자성을 측정하도록 된 예를 보여준다. 도 8에서, 3차원적인 구조물(80)은 비평면 형태의 볼륨을 가지는 대상체 자체이거나 그 내부에 센싱 대상 자성 물질 즉, 대상체가 존재하는 3차원 구조물일 수 있다.Meanwhile, the plurality of sensing nanowire arrays need not be implemented on a planar formfactor. That is, the sensing device is provided so that the plurality of
도 7 및 도 8에서와 같이, 센싱 장치를 플렉시블 형태로 구현하면, 자기 모멘트를 가지는 물질이 표면에 드러나지 않는 구조물에 대해서도 구조물 내부의 자기 특성을 센싱하여 예컨대, 동물의 팔목을 통과하는 혈관내의 혈액 상태 등을 측정할 수 있다.As shown in FIGS. 7 and 8, when the sensing device is implemented in a flexible form, even when the material having the magnetic moment is not exposed on the surface, the magnetic characteristics inside the structure may be sensed, such as blood in a blood vessel passing through an animal's cuff. The state etc. can be measured.
도 6 내지 도 8에서는 복수의 센싱용 나노와이어(10)가 나란히 배치된 경우를 보여주는데, 이는 예시적으로 보인 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 센싱 장치는 복수의 센싱용 나노와이어(10)의 2×2 배열을 포함하도록 구성될 수도 있다.6 to 8 illustrate a case in which a plurality of
한편, 도 6 내지 도 8에서는 센싱 장치가 판단부(60)를 포함하는 경우를 보여주는데, 이 판단부(60)는 전술한 실시예에서와 마찬가지로, 별도의 장치에 마련될 수도 있다.6 to 8 illustrate a case in which the sensing device includes the
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 센싱 장치를 이용하면, 자성을 가져 전기가 통하는 나노와이어 예컨대, 강자성 나노와이어를 센싱용 나노와이어로 사용하므로, 서브미크론(submicron) 크기의 대상체의 자성 예컨대, 교류 자기 모멘트를 간접적으로 측정할 수 있으며, 이 측정 결과를 기 측정된 데이터와 비교하면, 서브미크론 크기의 대상체의 본질을 센싱할 수 있다.Using the sensing device according to the embodiments of the present invention as described above, since the nanowires, for example, ferromagnetic nanowires having magnetic properties, are used as the sensing nanowires, the submicron size of the object Magnetism can be indirectly measured, for example, alternating magnetic moment, and comparing this measurement result with previously measured data can sense the nature of an object of submicron size.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 센싱 장치를 이용하여 대상체의 자기 특성을 센싱하는 방법은 다음과 같다.A method of sensing magnetic characteristics of an object using a sensing device according to embodiments of the present invention as described above is as follows.
먼저, 복수의 자구를 가지며, 서로 다른 방향으로 자화된 서로 인접한 자구 사이에 자구벽을 가지도록 센싱용 나노와이어(10)를 준비시킨다. 이는 초기화용 나노와이어(20)를 이용한 초기와 과정 및 센싱용 나노와이어(10)의 자구 이동 과정을 적어도 1회 이상 순환적으로 실시하여 이루어질 수 있다.First, the
이와 같이 준비된 상태에서 센싱용 나노와이어(10)에 교류 전류를 그 주파수를 일정 범위내에서 스위핑하면서 인가하면, 센싱용 나노와이어(10)의 자구벽이 오실레이션된다. 이 자구벽의 오실레이션에 따른 센싱용 나노와이어(10)의 공진 주파수를 검출하면 대상체(40)에 의한 공진 주파수 변화를 감지할 수 있다. 감지된 공진 주파수 변화값을 미리 저장해둔 데이터와 비교하면, 대상체(40)의 존재 여부나 상기 대상체(40)의 종류나 상태 등을 파악할 수 있다.When the alternating current is applied to the
1...센싱용 나노와이어 20...초기화용 나노와이어
30...교류 전류 공급원 40...대상체
50...신호 검출기 60...판단부1 ... sensing
30 ... AC
50 ...
Claims (10)
상기 센싱용 나노와이어의 자구를 초기화시키는 초기화용 나노와이어와;
상기 센싱용 나노와이어에 교류 전류를 일정 범위내에서 주파수를 스위핑하면서 인가하는 교류 전류 공급원과,
상기 센싱용 나노와이어의 공진 주파수를 검출하여 대상체에 의한 공진 주파수 변화를 얻을 수 있도록 하는 신호 검출기;를 포함하는 자기 특성 센싱 장치.A sensing nanowire having a plurality of magnetic domains and sensing in a state in which magnetic domain walls are formed between adjacent magnetic domains magnetized in different directions;
Initializing nanowires for initializing the magnetic domain of the sensing nanowires;
An alternating current supply source for applying alternating current to the sensing nanowire while sweeping a frequency within a predetermined range;
And a signal detector configured to detect a resonance frequency of the sensing nanowire to obtain a change in resonance frequency caused by an object.
상기 신호 검출기는 상기 폐회로에 병렬로 연결된 스펙트럼 분석기인 자기 특성 센싱 장치.The method of claim 1, wherein the sensing nanowires and the AC current supply source forms a closed circuit,
And the signal detector is a spectrum analyzer connected in parallel to the closed circuit.
상기 복수의 센싱용 나노와이어를 이용한 공진 주파수 검출값의 통계적인 분석을 통해 대상체를 감지하는 자기 특성 센싱 장치.The method of claim 1, wherein the sensing nanowires include a plurality of sensing nanowires spaced apart from each other to operate independently of each other.
Magnetic characteristic sensing device for sensing the object through the statistical analysis of the resonant frequency detection value using the plurality of sensing nanowires.
상기 센싱용 나노와이어에 교류 전류를 그 주파수를 일정 범위내에서 스위핑하면서 인가하여, 상기 센싱용 나노와이어의 자구벽을 오실레이션시키는 단계와;
상기 센싱용 나노와이어의 공진 주파수를 검출하여 대상체에 의한 공진 주파수 변화를 감지하는 단계;를 포함하는 자기 특성 센싱 방법.Preparing a sensing nanowire to have a magnetic domain wall between adjacent magnetic domains having a plurality of magnetic domains and magnetized in different directions;
Oscillating the magnetic domain walls of the sensing nanowires by applying an alternating current to the sensing nanowires while sweeping the frequency within a predetermined range;
And detecting a resonant frequency change caused by an object by detecting a resonant frequency of the sensing nanowire.
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US9397229B2 (en) | 2012-10-24 | 2016-07-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nano resonance apparatus and method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001221839A (en) * | 2000-02-09 | 2001-08-17 | Tdk Corp | Magnetic field sensor |
US6566872B1 (en) * | 2001-12-31 | 2003-05-20 | Xenosensors, Inc. | Magnetic sensor device |
KR100481497B1 (en) * | 1996-09-17 | 2005-05-16 | 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤 | Magnetic sensor utilizing impedance variation of a soft magnetic element in dependence upon a magnetic field strength and a method of manufacturing the same |
-
2010
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100481497B1 (en) * | 1996-09-17 | 2005-05-16 | 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤 | Magnetic sensor utilizing impedance variation of a soft magnetic element in dependence upon a magnetic field strength and a method of manufacturing the same |
JP2001221839A (en) * | 2000-02-09 | 2001-08-17 | Tdk Corp | Magnetic field sensor |
US6566872B1 (en) * | 2001-12-31 | 2003-05-20 | Xenosensors, Inc. | Magnetic sensor device |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
X.R. Wang, P. Yan, J. Lu, C.He "magnetic field driven domain-wall propagation in magnetic nanowire"* * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9397229B2 (en) | 2012-10-24 | 2016-07-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nano resonance apparatus and method |
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