ES2585007T3 - Sistema de detección por micromagnetometría y procedimiento para detectar firmas magnéticas de materiales magnéticos - Google Patents
Sistema de detección por micromagnetometría y procedimiento para detectar firmas magnéticas de materiales magnéticos Download PDFInfo
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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.
Description
DESCRIPCION
Sistema de deteccion por micromagnetometna y procedimiento para detectar firmas magneticas de materiales magneticos.
5
[0001] En la actualidad, las nanopartmulas con transicion de espm reciben cada vez mas interes no solo para la exploracion de las propiedades ffsicas de estos materiales a escala mesoscopica, sino tambien para el desarrollo de nuevos materiales funcionales. Hasta ahora las observaciones de la transicion de espm se redudan esencialmente a la investigacion simple de la dependencia de la temperatura de la magnetizacion o la absorcion optica en un gran
10 conjunto de nanopartmulas con diferentes grados de tamano y forma de dispersion. El desarrollo de procedimientos para la medicion de partmulas individuales con transicion de espm es deseable tanto para la perspectiva fundamental como aplicativa, aunque estos esfuerzos siguen siendo escasos por el momento.
[0002] En el campo de las mediciones magneticas a escala nanometrica, el estado de la tecnica esta 15 representado por los dispositivos microSQUID y nanoSQUID. Estos dispositivos pueden detectar la inversion de la
magnetizacion de pequenas cantidades de nanopartmulas magneticas o imanes de una molecula individual depositando directamente las nanopartmulas en los micropuentes de las uniones de Josephson.
[0003] Sin embargo, para la operaciones de funcionamiento silencioso, los micropuentes normalmente se hacen 20 de materiales superconductores a baja temperatura, tales como el niobio. Tales dispositivos se describen, por ejemplo,
en el artmulo titulado "Magnetic Anisotropy of a Single Cobalt Nanocluster" de M. Jamet et al., publicado en la revista Physical Review Letters, vol. 86, numero 20.
[0004] Hasta ahora la temperatura de trabajo de un sistema de deteccion por magnetometna de este tipo esta 25 limitado por debajo de unas pocas decenas de grados Kelvin.
[0005] En consecuencia, la tecnica de microSQUID convencional no es adecuada para estudiar las propiedades de magnetizacion dentro del rango de temperatura ambiente, en especial para llevar a cabo mediciones precisas de las propiedades de los cambios a temperatura ambiente de un volumen pequeno o una nanopartmula individual de un
30 material con transicion de espm.
[0006] El procedimiento de deteccion actual ultrasensible SQUID adolece de varios inconvenientes como que se utiliza a muy baja temperatura y necesita unos instrumentos complejos que no son portatiles ni flexibles.
35 [0007] En los documentos siguientes se proponen y describen unos procedimientos alternativos:
- el artmulo de Sunjong Oh et al. titulado "Analytes kinetics in lateral flow membrane analyzed by cTnl monitoring using magnetic method", publicado en Sensors and Actuators B: Chemical International devoted to Research and Development of Physical and Chemical Transducers, Elsevier SA, Suiza, vol. 160, n°1, 19 de agosto de 2011, paginas
40 747-752;
- el artmulo de Sunjong Oh et al. titulado "Hybrid AMR/PHR ring sensor", publicado en Solid State Communications, Pergamon, GB, vol. 151, n° 18, 29 mayo de 2011, paginas 1248-1251;
45 - la solicitud de patente US 2006/194327 A1;
- la solicitud de patente US 2010/231213 A1.
[0008] Un problema tecnico es el de evitar estas desventajas y proporcionar un sistema de magnetometna 50 ultrasensible que realice las mediciones a temperatura ambiente y que sea menos complejo y ofrezca una
implementacion mas portatil y flexible
[0009] Ademas, otro problema tecnico es el de proponer un sistema de magnetometna y un procedimiento que mejore el rendimiento en la sensibilidad de deteccion con el fin de detectar un campo en nanoteslas o picoteslas
55 generado por un "microobjeto o nanoobjeto individual" en las inmediaciones de la superficie activa del sensor.
[0010] Por consiguiente, la invencion se refiere a un primer sistema de micromagnetometna para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de partmulas magneticas hasta una partmula magnetica individual o un objeto magnetico individual a escala microscopica o nanoscopica que comprende:
- un primer sensor multianillo magnetico fubrido AMR/PHR que tiene una superficie activa que incluye una pista magnetica en forma de circuito cerrado depositada sobre un sustrato, un primer terminal de corriente y un segundo terminal de corriente que forman un par de terminales de corriente que estan enfrente uno de otro en contacto con la
5 pista magnetica en circuito cerrado hecha de un material magnetico, un primer terminal de tension y un segundo terminal de tension que forman un par de terminales de tension que estan enfrente uno de otro en contacto con la pista magnetica en circuito cerrado y de la que se detecta una salida de tension diferencial Vb, un primer eje que pasa por el primero y segundo terminales de corriente en paralelo a la direccion del campo de polarizacion por intercambio del material de la pista y perpendicular a un segundo eje que pasa a traves del primero y segundo terminales de 10 tension;
- una primera fuente de corriente o de tension conectada entre el primero y segundo terminales de corriente para inyectar una corriente I a traves del mismo;
15 - un primer dispositivo de medicion de la tension conectado entre el primero y segundo terminales de tension para medir la tension diferencial Vb entre el par de terminales de tension;
- un conjunto de al menos una partfcula magnetica depositada en la superficie activa del primer sensor magnetico;
20 - una unidad de proceso para detectar, a partir de un conjunto de diferentes tensiones diferenciales medidas, un cambio de flujo magnetico representativo de la presencia de al menos una partfcula magnetica depositada;
la pista magnetica del primer sensor magnetico multianillo AMR/PHR que tiene:
25 - un primer brazo hecho de un primer conjunto de un numero de anillos predeterminado m inferior a 18 de trayectorias sinuosas circulares delimitadas dentro de un primer cuadrante de la superficie del primer sensor magnetico, estando la trayectoria sinuosa mas exterior conectada al primer terminal de corriente y la trayectoria sinuosa mas interior conectada al primer terminal de tension,
30 - un segundo brazo hecho de un segundo conjunto del mismo numero predeterminado m de trayectorias sinuosas circulares delimitadas dentro de un segundo cuadrante de la superficie del primer sensor magnetico, estando la trayectoria sinuosa mas exterior conectada al segundo terminal de corriente y la trayectoria sinuosa mas interior conectada al primer terminal de tension,
35 - un tercer brazo hecho de un tercer conjunto del mismo numero de anillos m de trayectorias sinuosas circulares delimitadas dentro de un tercer cuadrante de la superficie del primer sensor magnetico, estando la trayectoria sinuosa mas exterior conectada al segundo terminal de corriente y la trayectoria sinuosa mas interior conectada al segundo terminal de tension,
40 - un cuarto brazo hecho de un cuarto conjunto del mismo numero de anillos m de trayectorias sinuosas circulares delimitadas dentro de un cuarto cuadrante de la superficie del primer sensor magnetico, estando la trayectoria sinuosa mas exterior conectada al primer terminal de corriente y la trayectoria sinuosa mas interior conectada al segundo terminal de tension,
45 - la pista magnetica es una estructura bicapa que incluye una pelfcula ferromagnetica y una pelfcula antiferromagnetica, o una estructura de valvula de espm, o una estructura tricapa que incluye una pelfcula ferromagnetica, un metal y una pelfcula antiferromagnetica;
caracterizado porque 50
- el sistema de micromagnetometna comprende medios para crear un campo de excitacion magnetica Hac que hace producir a cada partfcula magnetica un campo magnetico de dispersion, siendo este campo de excitacion magnetica Hac oscilante a lo largo del tiempo a una frecuencia constante w de 10 a 3 KHz; y
55 - las partfculas magneticas a ser detectadas son inmoviles y se colocan cerca o en contacto con la superficie activa de la pista magnetica; y
- la corriente I inyectada por la primera fuente de corriente o tension que pasa a traves de los terminales de corriente es una corriente continua (CC) o una corriente alterna (CA), o una suma de una corriente continua y alterna; y
- la unidad de proceso esta configurada o bien para
proporcionar una primera curva de calibracion de una respuesta magnetica termica del fondo del primer sensor 5 magnetico sin parffculas magneticas depositadas en el mismo, en un rango de temperatura predeterminado, bajo unas primeras condiciones ffsicas y ambientales predeterminadas conocidas, y segun un primer conjunto de condiciones de funcionamiento del sistema conocidas en terminos de la corriente inyectada por la primera fuente de corriente o de tension y del campo de excitacion magnetica Hac aplicada; a continuacion, despues de depositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas en el primer sensor magnetico, determinar una segunda curva de evolucion 10 frente a la temperatura de las mediciones de tension diferencial corregidas o no a partir de un conjunto de mediciones de tension diferencial emitidas desde el primer sensor magnetico y llevadas a cabo variando la temperatura en el mismo intervalo de temperatura predeterminado, segun las mismas primeras condiciones ffsicas y ambientales predeterminadas conocidas y segun el mismo primer conjunto de condiciones de funcionamiento del sistema conocidas, a continuacion,
15
para determinar una tercera curva como la diferencia la segunda curva y la primera curva en el mismo intervalo de temperatura; y para detectar la presencia de al menos una parffcula magnetica cuando el valor absoluto de todas las diferencias de tension de la tercera curva se mantiene por encima de un umbral de deteccion predeterminado o, cuando la tercera curva presenta un intervalo de temperatura en el que se produce una transicion que tiene una 20 amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT;
o bien,
25 despues de depositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas en el primer sensor magnetico, las parffculas magneticas que son nanoparffculas moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad ffsica de la conmutacion que funciona como una orden de conmutacion, al variar la magnitud de la propiedad ffsica en un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica bajo unas condiciones ffsicas conocidas predeterminadas y bajo unas condiciones de funcionamiento del sistema conocidas, para determinar 30 una primera curva de la evolucion de las mediciones de tension diferencia corregidas o no a partir de la evolucion de las mediciones de tension diferencial llevadas a cabo con el primer sensor magnetico frente a la magnitud de la propiedad ffsica; a continuacion,
para determinar en el intervalo predeterminado de la magnitud de la propiedad ffsica de una segunda curva como una 35 curva de ajuste desde una parte inferior de la primera curva, siendo esta parte inferior de la primera curva correspondiente a un intervalo inferior incluido dentro del intervalo predeterminado de la propiedad ffsica, donde el intervalo inferior tiene el ffmite superior menor que el umbral de conmutacion predeterminado; a continuacion,
para determinar una tercera curva como la diferencia frente a la magnitud de la propiedad ffsica de la conmutacion 40 entre las tensiones diferenciales de la primera curva y las tensiones diferenciales de la segunda curva dentro del mismo intervalo de magnitud de la propiedad ffsica; y
para detectar la presencia de parffculas magneticas cuando la tercera curva presenta un intervalo de la propiedad ffsica de la conmutacion en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion 45 predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT.
[0011] De acuerdo con realizaciones particulares, el sistema de micromagnetometffa comprende al menos una de las siguientes caracteffsticas:
50
- un primer sensor de temperatura ambiente para medir una temperatura ambiente y/o un segundo sensor de ambiente para medir una propiedad ffsica diferente de la temperatura ambiente colocado cerca de la superficie activa del primer sensor activo, donde la conmutacion de la magnetizacion de las parffculas magneticas actua cuando la temperatura o la propiedad ffsica diferente de la temperatura esta por encima o por debajo de un umbral de conmutacion
55 predeterminado,
- medio para controlar y/o regular la temperatura ambiente y/o las propiedades ffsicas del ambiente diferentes de la temperatura,
- el medio para crear un campo de excitacion magnetica Hac comprende una segunda fuente de corriente que suministra una corriente CA y al menos una bobina conectada a la segunda fuente de corriente CA, donde al menos la bobina esta colocada en relacion con el primer sensor magnetico de manera que el campo de excitacion magnetica Hac tiene un principal componente colineal con el primer eje,
5
- medio para crear de un campo de polarizacion del sensor magnetico Hdc para desplazar el punto de funcionamiento del primer sensor magnetico a una region con mas sensibilidad, siendo el campo de polarizacion del sensor magnetico Hdc constante a lo largo del tiempo, y siendo colineal con el campo de excitacion magnetica Hac creado por el medio para crear un campo de excitacion magnetica Hac,
10
- donde el angulo a formado entre el primer eje que pasa por el primero y segundo terminales de corriente y el eje del campo de polarizacion del sensor magnetico Hdc se selecciona en el rango [0 grados, 90 grados] de modo que la sensibilidad del sensor magnetico es maxima, y preferiblemente esta comprendida dentro del intervalo [15 grados, 25 grados],
15
- el medio para crear un campo de excitacion magnetica Hac es la fuente de corriente o de tension conectada entre el primero y segundo terminales de corriente, siendo la fuente de corriente o de tension configurada para generar una corriente alterna (CA) que oscila a lo largo del tiempo a una frecuencia constante w que va de 10 Hz a 3 KHz, preferiblemente de 50 Hz a 150 Hz,
20
- comprende ademas un segundo sensor multianillo magnetico hforido AMR/PHR que tiene la misma estructura que el primer sensor multianillo magnetico hforido AMR/PHR,
el primero y segundo sensores multianillo magneticos hforidos AMR/PHR estan colocados cerca uno del otro en el 25 mismo sustrato bajo las mismas condiciones ffsicas conocidas para medir el mismo campo magnetico cuando no hay partfculas magneticas depositadas sobre los sensores, donde el segundo sensor multianillo magnetico hforido AMR/PHR tiene un primer terminal de corriente y un segundo terminal de corriente que forman un par de terminales de corriente conectados en paralelo y que comparten la misma primera fuente de corriente del primer sensor multianillo magnetico hforido AMR/PHR; y donde 30
el sistema de micromagnetometna esta configurado
para diferenciar un primer conjunto de mediciones de la tension diferencial realizadas por el primer sensor correspondiente a una primera configuracion donde, las partfculas magneticas a detectar si estan contenidas en la 35 solucion vertida, se depositan en el primer sensor magnetico y se colocan bajo un conjunto conocido de condiciones ambientales y parametros del funcionamiento del sistema, y un segundo conjunto de mediciones de tension diferencial de referencia realizadas por el segundo sensor correspondiente a una segunda configuracion donde no hay partfculas magneticas depositadas en el mismo, bajo el mismo conjunto conocido de condiciones ffsicas y ambientales y parametros de funcionamiento del sistema y para proporcionar una curva diferencial correspondiente; y, a 40 continuacion,
para detectar a partir de la curva diferencial una variacion brusca correspondiente al menos a un cambio de campo de magnetizacion mmimo de 10nT.
45 [0012] La invencion se refiere a un segundo sistema de micromagnetometna para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de partfculas magneticas hasta una partfcula magnetica individual o un objeto magnetico individual a escala microscopica o nanoscopica que comprende:
- un primer sensor magnetico hforido AMR/PHR y un segundo sensor multianillo magnetico hforido AMR/PHR,
50
el primer sensor magnetico hfbrido AMR/PHR que tiene una superficie activa que incluye una primera pista magnetica depositada sobre un sustrato, un primer terminal de corriente y un segundo terminal de corriente que forman un par de terminales de corriente que estan enfrente uno de otro en contacto con la primera pista magnetica hecha de un material magnetico, un primer terminal de tension y un segundo terminal de tension que forman un par de terminales 55 de tension que estan enfrente uno de otro en contacto con la pista magnetica y de la que se detecta una tension diferencial de salida, un primer eje que pasa por el primero y segundo terminales de corriente en paralelo a la direccion del campo de polarizacion por intercambio del material de la pista y perpendicular a un segundo eje que pasa a traves del primero y segundo terminales de tension;
caracterizado porque
el sistema de micromagnetometna comprende un segundo sensor magnetico fnbrido AMR/PHR colocado cerca del segundo sensor magnetico hforido AMR/PHR sobre el mismo sustrato bajo las mismas condiciones ffsicas conocidas 5 para medir el mismo campo magnetico cuando no hay partfculas magneticas depositadas sobre los sensores,
el segundo sensor magnetico fnbrido AMR/PHR que tiene una segunda superficie activa que incluye una segunda pista magnetica depositada sobre el mismo sustrato, un primer terminal de corriente y un segundo terminal de corriente que forman un par de terminales de corriente que estan enfrente uno de otro en contacto con la segunda pista 10 magnetica hecha de un material magnetico, un primer terminal de tension y un segundo terminal de tension que forman un par de terminales de tension que estan enfrente uno de otro en contacto con la segunda pista magnetica y de la que se detecta una tension diferencial de salida, un primer eje que pasa por el primero y segundo terminales de corriente en paralelo a la direccion del campo de polarizacion por intercambio del material de la pista y perpendicular a un segundo eje que pasa a traves del primero y segundo terminales de tension;
15
la primera y segunda pistas magneticas que tienen una misma forma entre una forma de cruz, un anillo individual en forma de circuito cerrado y un multianillo en forma de circuito cerrado, y que tienen una misma estructura de capas,
la estructura de capas de la primera y segunda pistas magneticas es una estructura bicapa que incluye una pelfcula 20 ferromagnetica y una pelfcula antiferromagnetica, o una estructura con valvula de espm, o una estructura tricapa que incluye una pelfcula ferromagnetica, un metal y una pelfcula antiferromagnetica;
y porque el sistema de micromagnetometna comprende:
25 - una misma primera fuente de corriente o tension que esta conectada y suministra en paralelo una corriente I al primer sensor magnetico fnbrido AMR/PHR y al segundo sensor multianillo magnetico fnbrido AMR/PHR,
- un primer dispositivo de medicion de la tension conectado en su entrada al primero y segundo terminales de tension del primer sensor magnetico fnbrido AMR/PHR y al segundo sensor magnetico fnbrido AMR/PHR, y configurado para
30 determinar la tension diferencial entre una tension diferencial amplificada detectada en los terminales de tension del primer sensor magnetico y una tension diferencial amplificada detectada en los terminales de tension del segundo sensor magnetico;
- un conjunto de al menos una partfcula magnetica depositada en la superficie activa del primer sensor magnetico;
35
- una unidad de proceso para detectar, a partir de un conjunto de diferentes tensiones diferenciales medidas emitidas por el primer dispositivo de medicion de la tension, un cambio de flujo magnetico representativo de la presencia de al menos una partfcula magnetica depositada en el primer sensor magnetico;
40 - un medio para crear un campo de excitacion magnetica Hac que hace producir a cada partfcula magnetica un campo magnetico de dispersion, siendo este campo de excitacion magnetica Hac oscilante a lo largo del tiempo a una frecuencia constante w de 10 a 3 KHz; y porque
- las partfculas magneticas o el objeto magnetico a detectar son inmoviles y colocados cerca o en contacto con la 45 superficie activa de la primera pista magnetica; y
- la corriente I inyectada por la primera fuente de corriente o tension que pasa a traves de los terminales de corriente es una corriente continua (CC) o una corriente alterna (CA), o una suma de una corriente continua y alterna.
50 [0013] De acuerdo con una realizacion particular del segundo sistema de micromagnetometna, donde no hay partfculas magneticas u objeto magnetico depositados a escala microscopica o nanoscopica en el segundo sensor, y la unidad de proceso esta configurada para despues de depositar una cantidad desconocida de partfculas magneticas o un objeto magnetico sobre el primer sensor magnetico,
55 o bien
bajo unas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, para detectar la presencia de parffculas magneticas o un objeto magnetico cuando una segunda diferencia como la diferencia entre una primera diferencia y una diferencia de referencia tiene una amplitud mayor que un umbral de deteccion predeterminado,
siendo la diferencia de referencia la diferencia entre una primera medicion de la tension realizada con el primer sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo y una segunda medicion de la tension realizada con el segundo sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo bajo las mismas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas,
5
siendo la primera diferencia determinada por el primer dispositivo de medicion de la tension como la diferencia entre una primera medicion de la tension realizada con el primer sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo y una segunda medicion de la tension realizada con el segundo sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo,
10 y el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10nT,
o bien
15 cuando las parffculas magneticas son nanoparffculas moleculares o un objeto magnetico conmutable al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad ffsica de la conmutacion que funciona como una orden de conmutacion, bajo unas condiciones ffsicas conocidas predeterminadas, variando la magnitud de la propiedad ffsica en un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica,
20 para determinar una curva como la evolucion frente a la magnitud de la propiedad ffsica de la diferencia entre un primer conjunto de mediciones de tension diferencial y un segundo conjunto de mediciones de tension, el primer conjunto de mediciones de tension realizadas por el primer sensor que tiene parffculas magneticas en el mismo y el segundo conjunto de mediciones de tension realizadas por el segundo sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo y, a continuacion, para detectar la presencia de parffculas magneticas u objeto magnetico cuando la curva presente 25 un intervalo en la propiedad ffsica de la conmutacion en el que se produzca una transicion que tenga una amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10nT.
[0014] De acuerdo con realizaciones particulares del primero y segundo sistemas de micromagnetometffa, 30 donde las parffculas magneticas estan comprendidas en la familia de:
- Cualesquiera nanoparffculas moleculares conmutables en forma de AhBk[M(CN)6]i.mH20, donde A puede ser Co, Ni, Fe, etc, B y M pueden ser diversos metales de transicion (Fe11, Fem, Mn11, Mnm, fml aCo11, Co111, ...) y C es un cation de metal alcalino;
35
- Cualesquiera parffculas paramagneticas: Fe2O3, Fe3O4, Fe@Fe3O4, CoFe@Fe3O4, Ni, ... ;
- Cualesquiera parffculas ferromagneticas: Fe, CoFe, Ni;
40 - Cualesquiera parffculas antiferromagneticas;
- Cualesquiera parffculas con estructura multicapa de Ti/Fe, Cr, NiO, Co3O4, a-Fe2O3, CuO, MnO, nanoparffculas de
Cr2O3;
45 - Cualquiera microesfera magnetica hecha de Fe3O4 con la matriz de poffmero en forma de esfera y de cualquier tamano desde 50 nm a 10 micras.
[0015] La invencion tambien se refiere a un primer procedimiento de deteccion para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de parffculas magneticas realizado por un sistema de micromagnetometffa, que comprende
50 los pasos siguientes de, en primer lugar, calibrar en temperatura bajo unas primeras condiciones ffsicas predeterminadas conocidas el primer sensor magnetico cuando el sistema comprende un primer sensor magnetico individual, o el conjunto del primero y segundo sensores magneticos cuando el sistema de magnetometffa comprende un primer sensor magnetico y un segundo sensor magnetico, proporcionando una primera curva de calibracion del ruido termico de fondo; a continuacion 55
depositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas sobre el primer sensor magnetico; a continuacion,
bajo las mismas primeras condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, mediante la variacion de la temperatura en un intervalo predeterminado de la temperatura, cuando el sistema de magnetometffa comprende un primer sensor
magnetico individual, emitir una segunda curva como la evolucion de las mediciones de tension diferencial realizadas por el primer sensor frente a la temperature, o
cuando el sistema de magnetometna comprende un primer sensor magnetico y un segundo sensor magnetico, emitir 5 un primer conjunto de mediciones de tension diferencial realizadas por el primer sensor que tiene parffculas magneticas en el mismo y un segundo conjunto de mediciones de tension diferencial realizadas por el segundo sensor que tiene parffculas magneticas en el mismo, y determinar una segunda curva como la evolucion frente a la temperatura de la diferencia entre el primer conjunto de mediciones de tension diferencial y el segundo conjunto de mediciones tension diferencial;
10
determinar una tercera curva como la diferencia frente a la temperatura entre las tensiones diferenciales de la segunda curva y las tensiones diferenciales de la tercera curva dentro del mismo intervalo de temperatura; y
detectar la presencia de al menos una parffcula magnetica cuando el valor absoluto de todas las diferencias de tension 15 de la tercera curva se mantiene estable por encima de un umbral de deteccion predeterminado o, cuando la tercera curva presenta un intervalo de temperatura en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT;
20 [0016] La invencion tambien se refiere a un segundo procedimiento de deteccion para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de parffculas magneticas realizado por un sistema de micromagnetometna, que comprende los pasos siguientes de
depositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas sobre el primer sensor magnetico, siendo las parffculas 25 magneticas nanoparffculas moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad ffsica de la conmutacion que funciona como una orden de conmutacion, a continuacion
en un paso siguiente, bajo unas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, variando la magnitud de la propiedad ffsica durante un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica,
30
cuando el sistema de magnetometna comprende un primer sensor magnetico individual, emitir una primera curva como la evolucion de las mediciones de tension diferencial realizadas por el primer sensor frente a la magnitud de la propiedad ffsica, o cuando el sistema de magnetometna comprende un primer sensor magnetico y un segundo sensor magnetico, emitir un primer conjunto de mediciones de tension diferencial realizadas por el primer sensor que tiene 35 parffculas magneticas en el mismo y un segundo conjunto de mediciones de tension diferencial realizadas por el segundo sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo, y determinar una segunda curva como la evolucion frente a la propiedad ffsica de la diferencia entre el primer conjunto de mediciones de tension diferencial y el segundo conjunto de mediciones de tension diferencial; a continuacion
40 determinar en el intervalo predeterminado de la propiedad ffsica una segunda curva como una curva de ajuste a partir de una parte inferior de la primera curva, siendo esta parte inferior de la primera curva correspondiente a un intervalo inferior incluido dentro del intervalo predeterminado de la propiedad ffsica, que tiene el ffmite superior menor que el umbral de conmutacion predeterminado;
45 determinar una tercera curva como la diferencia frente a la magnitud de la propiedad ffsica de la conmutacion entre las tensiones diferenciales de la primera curva y las tensiones diferenciales de la segunda curva dentro del mismo intervalo de magnitud de la propiedad ffsica; y
detectar la presencia de parffculas magneticas cuando la tercera curva presenta un intervalo de la propiedad ffsica de 50 la conmutacion en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT.
[0017] De acuerdo con realizaciones particulares, en el segundo procedimiento de deteccion para detectar la 55 presencia de cantidades muy pequenas de parffculas magneticas, la propiedad ffsica de la conmutacion es la
temperatura, la presion, la irradiacion optica, el campo electrico, el campo magnetico, las moleculas qrnmicas invitadas.
[0018] La invencion se refiere a un tercer procedimiento de deteccion para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de parffculas magneticas hasta una parffcula magnetica individual o un objeto magnetico individual a
escala microscopica o nanoscopica realizado por un sistema de micromagnetometffa, que comprende los pasos siguientes de
depositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas o un objeto magnetico individual sobre el primer sensor 5 magnetico, a continuacion
o bien
bajo unas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas,
10
emitir una primera medicion de la tension realizada por el primer sensor que tiene parffculas magneticas en el mismo y una segunda medicion de la tension realizada por el segundo sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo, y determinar una primera diferencia entre la primera medicion de la tension y la segunda medicion de la tension; a continuacion 15
detectar la presencia de parffculas magneticas o un objeto magnetico cuando una segunda diferencia como la diferencia entre la primera diferencia y una diferencia de referencia tiene una amplitud mayor que un umbral de deteccion predeterminado,
20 siendo la diferencia de referencia la diferencia entre una primera medicion de la tension realizada por el primer sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo y una segunda medicion de la tension realizada por el segundo sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo, bajo las mismas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, y siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10nT,
25
o bien
cuando las parffculas magneticas son nanoparffculas moleculares o un objeto conmutable individual al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad ffsica de la conmutacion que funciona como 30 una orden de conmutacion, bajo unas condiciones ffsicas conocidas predeterminadas, variando la magnitud de la propiedad ffsica en un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica, a continuacion
emitir un primer conjunto de mediciones de tension realizadas por el primer sensor que tiene parffculas magneticas en el mismo y un segundo conjunto de mediciones de tension realizadas por el segundo sensor que no tiene parffculas 35 magneticas en el mismo, y determinar una curva como la evolucion frente a la magnitud de la propiedad ffsica de la diferencia entre un primer conjunto de mediciones de tension diferencial y un segundo conjunto de mediciones de tension; a continuacion
detectar la presencia de parffculas magneticas u objeto magnetico cuando la curva presenta un intervalo de la 40 propiedad ffsica de la conmutacion en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT,
[0019] La invencion tambien se refiere a un sistema de medicion de la humedad o de deteccion de gas que 45 comprende un sistema de micromagnetometffa, donde las parffculas son nanoparffculas moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion por temperatura predeterminado, siendo el umbral de conmutacion por temperatura predeterminado dependiente del grado de humedad del ambiente, o de la concentracion en el ambiente de cualquier vapor de moleculas externas,
50 y donde
la unidad de proceso esta configurada para determinar el grado de humedad o la concentracion en el ambiente del vapor de moleculas externas a partir de mediciones del cambio de campo magnetico de las parffculas magneticas que son sensibles al grado de humedad o la concentracion en el ambiente del vapor de moleculas externas, y a partir de 55 una curva grafica previamente determinada entre un grado de humedad calibrado o una concentracion en el ambiente del vapor de moleculas externas calibrada, medido con otro procedimiento y un parametro correspondiente tal como un umbral de temperatura, una temperatura de transicion, o una anchura de un bucle de histeresis determinado a traves de un cambio en la propiedad magnetica de las parffculas magneticas detectadas por el procedimiento de micromagnetometffa definido anteriormente.
[0020] De acuerdo con una realizacion particular, en el sistema de medicion de la humedad o la deteccion de gas, el vapor de moleculas externas que se puede detectar se encuentra entre las moleculas externas de la familia que consiste en N2, He, I2, CO2, etanol, metanol, 2-propanol, acetona, D2O, CS2, CO, yodo (I), bromo (Br), cloro (Cl),
5 benceno, tolueno, clorobenceno, bromobenceno, yodobenceno, diclorobenceno, triclorobenceno, pirazina, piridina, pirrol, tiofeno, furano, THF.
[0021] Una mejor comprension de la invencion se facilitara mediante la lectura de la descripcion siguiente, que se da unicamente a tttulo de ejemplo y con referencia a los dibujos en los que:
10
- La figura 1 es una vista de la arquitectura de un sistema de micromagnetometna de acuerdo con una primera realizacion de la invencion donde un campo magnetico de excitacion Hac es generado por un medio externo al sensor;
- La figura 2 es una vista detallada plana del sensor magnetico multianillo hnbrido AMR/PHR utilizado por el sistema 15 de micromagnetometna de la Figura 1;
- La figura 3 es una vista esquematica electrica del sensor magnetico multianillo tnbrido AMR/PHR de la figura 2;
- La figura 4 es una vista de diferentes perfiles de la tension de deteccion frente al campo magnetico de polarizacion, 20 estando cada perfil caracterizado por el angulo de orientacion a formado entre el eje facil del sensor magnetico y la
direccion del campo magnetico externo;
- La figura 5 es una vista de la evolucion de la sensibilidad deducida a partir de los perfiles de la figura 4 frente al angulo de orientacion a;
25
- - La figura 6 es una vista de la arquitectura de un sistema de micromagnetometna de acuerdo con una segunda realizacion de la invencion donde un campo magnetico de excitacion Hac es generado en parte por el propio primer sensor magnetico;
30 - La figura 7 es una vista de la arquitectura de un sistema de micromagnetometna de acuerdo con una tercera realizacion de la invencion donde un segundo sensor magnetico se ha anadido como un sensor magnetico de calibracion;
- La figura 8 es un ejemplo de un diagrama de flujo de un procedimiento de deteccion por micromagnetometna de 35 acuerdo con una primera realizacion de la invencion, el procedimiento se lleva a cabo cuando las partmulas magneticas
son nanopartmulas moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad ffsica de la conmutacion que funciona como una orden de conmutacion;
- La figura 9 es una vista ejemplar de una primera curva de la evolucion frente a la temperatura de las mediciones de 40 tension proporcionados por el sistema de micromagnetometna de la figura 1 cuando las partmulas con transicion de
espm se depositan en la superficie activa del primer sensor magnetico y la temperatura vana de 300 K a 350 K, y de una segunda curva de ajuste correspondiente determinada por el procedimiento de la figura 6;
- La figura 10 es una vista de la tercera curva determinada a partir de la primera y segunda curvas de la figura 7 de 45 acuerdo con el procedimiento de la figura 6;
- La figura 11 es un ejemplo de diagrama de flujo de un procedimiento de deteccion por micromagnetometna de acuerdo con una segunda realizacion de la invencion llevada a cabo para una familia mas amplia de partmulas magneticas, que incluye nanopartmulas moleculares conmutables por magnetizacion, partmulas paramagneticas,
50 partmulas ferromagneticas, partmulas antiferromagneticas, microesferas magneticas hechas de Fe3O4 en una matriz de polfmero;
- La figura 12 es una vista de una curva de calibracion del ruido de fondo representativa de la respuesta magnetica termica del primer sensor magnetico sin partmulas magneticas depositadas en el mismo;
55
- La figura 13 es una vista de las temperaturas de transicion de las partmulas con transicion de espm detectadas bajo dos condiciones de humedad diferentes, 80% y 60%, respectivamente,
- La figura 14 es una vista parcial de un ejemplo de una variante del sistema de micromagnetometna de la figura 7
donde los dos sensores magneticos multianillo son sustituidos por sensores magneticos en forma de cruz.
[0022] De acuerdo con la figura 1, un sistema de micromagnetometna (2) para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de partfculas magneticas comprende un primer sensor magnetico multianillo fnbrido
5 magnetoresistivo anisotropico (AMR) con resistividad Hall planar (PHR) (4), una primera fuente de corriente o tension (6), un primer dispositivo de medicion de la tension (8), un conjunto (10) de al menos una partfcula magnetica (12) depositada sobre una superficie activa (14) del primer sensor magnetico (4), un primer sensor de temperatura ambiente
(16), un medio (18) para controlar y/o regular la temperatura ambiente de las partfculas magneticas, un medio (20) para generar un campo de excitacion magnetica alterna Hac que haga producir a cada partfcula magnetica un campo 10 magnetico de dispersion, un medio (21) para generar un campo de polarizacion del sensor magnetico Hdc, y una unidad de proceso (22).
[0023] El primer sensor magnetico multianillo magnetico fnbrido AMR/PHR (4) o el primer sensor magnetico incluye en su superficie activa (14) una pista magnetica (24) en forma de circuito cerrado depositada sobre un sustrato
15 (26).
[0024] El primer sensor magnetico (4) tiene un primer terminal de corriente (28) y un segundo terminal de corriente (30) que forman un par de terminales de corriente que estan enfrente uno de otro en contacto con la pista magnetica en circuito cerrado (24).
20
[0025] El primer sensor magnetico (4) tiene un primer terminal de tension (32) y un segundo terminal de tension
(34) que forman un par de terminales de tension que estan enfrente uno de otro en contacto con la primera pista magnetica en circuito cerrado (24) y de la que se detecta una tension diferencial de salida.
25 [0026] El primer sensor magnetico (4) tiene un primer eje (40) o eje facil que pasa por el primero y segundo terminales de corriente (28, 30) en paralelo a la direccion del campo de polarizacion por intercambio del material y perpendicular a un segundo eje (42) que pasa a traves del primero y segundo terminales de tension (32, 34).
[0027] La primera fuente de corriente o tension (6), conectada entre el primero y segundo terminales de 30 corriente, esta configurada para inyectar una corriente de polarizacion de CC I al primer sensor magnetico (4) a traves
del par de primero y segundo terminales de corriente (28, 30). La primera fuente de corriente (6) es por ejemplo una fuente de corriente Keithley 2400 y la amplitud de la corriente de polarizacion de CC se fija igual a 1 mA.
[0028] Un primer dispositivo de medicion de la tension (8) esta conectado entre el primero y segundo terminales 35 de tension (32, 34) para medir la tension diferencial Vb entre el par de terminales de tension (32, 34).
[0029] El dispositivo de medicion de la tension (8) comprende un amplificador de bajo nivel de ruido 44 con una ganancia de 20 dB para amplificar la tension diferencial detectada y conducir la senal de salida obtenida a un dispositivo amplificador de sincronizacion 46 basado en un circuito de bucle de enganche de fase. El amplificador de
40 sincronizacion esta configurado para enganchar la senal de tension diferencial medida en la senal del campo de excitacion magnetica alterna y para detectar el maximo medido de tension diferencial medida en la salida del par de terminales de tension (32, 34).
[0030] El primer sensor de temperatura ambiente (16) esta configurado para medir una temperatura 45 representativa de la temperatura ambiente T real de las partfculas magneticas (12) y el primer sensor magnetico (4)
y, preferiblemente, se encuentra cerca de la superficie activa (14) del primer sensor magnetico (4). Por ejemplo, el sensor de temperatura ambiente (16) es una resistencia de platino de 100 Ohms.
[0031] El medio (18) para controlar y/o regular la temperatura T esta configurado para calentar por un calentador 50 48 de una manera controlada el ambiente de las partfculas magneticas (12) y, preferiblemente, se encuentra cerca de
la superficie activa (14) del primer sensor magnetico (4). El calentador 48 es por ejemplo una resistencia Minco unida al primer sensor magnetico (4) y conectada a un controlador de temperatura Lakeshore 332 50 que controla la variacion de temperatura ambiente T al variar la temperatura T de 300 K a 350 K.
55 [0032] El medio (20) para crear un campo de excitacion magnetica alterna Hac se ha configurado para hacer producir a cada partfcula magnetica (12) un campo magnetico de dispersion, siendo este campo de excitacion magnetica Hac oscilante a lo largo del tiempo a una frecuencia constante w de 10 a 3 KHz, aqrn fijada en 100 Hz.
[0033] El medio (20) para crear el campo de excitacion magnetico alterno Hac comprende aqrn una segunda
fuente de corriente (52) que suministra una corriente de CA que oscila en la frecuencia de 100 Hz, y al menos una bobina, aqm dos bobinas de Helmholtz (54), conectadas a la segunda fuente de corriente de CA (52).
[0034] Las dos bobinas de Helmholtz (54) estan posicionadas en relacion con el primer sensor magnetico (4) 5 de modo que un componente principal del campo de excitacion magnetica Hac es colineal con el primer eje (40).
[0035] El medio (20) para crear de un campo de polarizacion del sensor magnetico alterno Hdc se ha configurado para desplazar el punto de funcionamiento del primer sensor magnetico (4) a una region con mas sensibilidad, siendo el campo de polarizacion del sensor magnetico Hdc constante a lo largo del tiempo, y siendo
10 colineal con el campo de excitacion magnetica alterna Hac.
[0036] El angulo de polarizacion a formado entre el primer eje (40) que pasa por el primero y segundo terminales de corriente y el eje del campo de polarizacion del sensor magnetico Hdc se selecciona en el rango [0 grados, 90 grados] de modo que la sensibilidad del sensor magnetico (4) es maxima. Aqm, este angulo a es igual a 20 grados.
15
[0037] Todo el primer sensor magnetico (4) y, posteriormente, todas las partmulas magneticas (12) depositadas en el mismo se colocan por lo tanto bajo un campo magnetico fnbrido alterno y continuo (Hac + Hdc), la direccion del mismo forma un angulo de 20 grados con el eje facil (40) del primer sensor magnetico (4).
20 [0038] Con la combinacion de ambos campos Hac y Hdc, la sensibilidad S del primer sensor magnetico (4) se ve reforzada.
[0039] Aqm, Hdc desplaza el punto de funcionamiento del sensor magnetico (4) a la region con mas sensibilidad, siendo la magnitud optimizada del campo magnetico aqm igual a 1,4 mT.
25
[0040] El campo Hac introducido para generar el campo de dispersion de las nanopartmulas con transicion de espm (12) aqm es igual a 0,5 mT en valor rms a la frecuencia de 100 Hz.
[0041] El conjunto (10) de al menos una partmula magnetica (12) se deposita sobre la superficie del sensor 30 magnetico.
[0042] Aqm, las partmulas magneticas (12) son nanopartmulas con transicion de espm [Fe(hptrz)3](OTs)2 elaboradas en una solucion homogenea de cloroformo. Se dejan caer directamente sobre toda la superficie activa (14) del primer sensor magnetico.
35
[0043] Las partmulas magneticas (12) a ser detectadas son por lo tanto inmoviles y se colocan cerca o en contacto con la superficie activa (14) del primer sensor magnetico (4).
[0044] Estas nanopartmulas con transicion de espm magneticas (12) presentan una firma magnetica que se 40 corresponde con una transicion diamagnetica a paramagnetica donde las temperaturas de transicion o temperaturas
de conmutacion al aire libre con un grado de humedad predeterminado son T-i^ , igual a 325 K y T-i^ igual a 331 K al tiempo que enfnan y calientan respectivamente.
[0045] Estas temperaturas de transicion han sido verificadas mediante una prueba del cambio de reflectancia 45 optica que muestra los mismos valores en las mismas condiciones de humedad.
[0046] La unidad de proceso (22) se ha configurado para detectar, a partir de un conjunto de diferentes tensiones diferenciales medidas con el primer dispositivo de medicion de la tension (8), un cambio de flujo magnetico representativo de la presencia de al menos una partmula magnetica (12) depositada en la superficie activa (14) del
50 primer sensor magnetico (4).
[0047] Las partmulas magneticas (12) aqm se supone que son nanopartmulas moleculares conmutables en terminos de una transicion entre dos estados magneticos cuando sobrepasan un umbral de conmutacion por temperatura predeterminado, siendo que la temperatura funcione como orden de conmutacion o de accionamiento.
55
[0048] La unidad de proceso (22) se ha configurado para, despues de depositar una cantidad desconocida de partmulas magneticas (12) en el primer sensor magnetico (22), y, despues de variar la temperatura T sobre el intervalo de temperatura predeterminado, determinar una primera curva de la evolucion frente a la temperatura de las mediciones de tension diferencial emitidas con el primer dispositivo de medicion de la tension (8) y llevadas a cabo
bajo las condiciones ffsicas y ambientales y los parametros de funcionamiento del sistema conocidos.
[0049] La unidad de proceso (22) se ha configurado para determinar, posteriormente, sobre el intervalo de temperatura predeterminado una segunda curva como una curva de ajuste desde una parte inferior de la primera
5 curva, siendo esta parte inferior de la primera curva correspondiente a un intervalo inferior incluido dentro del intervalo de temperatura predeterminado, donde el intervalo inferior tiene el ffmite superior menor que el umbral de conmutacion por temperatura.
[0050] La unidad de proceso (22) se ha configurado para determinar, posteriormente, una tercera curva como 10 la diferencia frente a la temperatura de las tensiones diferenciales de la primera curva y las tensiones diferenciales de
la segunda curva dentro del mismo intervalo de temperatura, concretamente [300K, 350K] .
[0051] La unidad de proceso (22) se ha configurado para detectar, posteriormente, la presencia de al menos una parffcula magnetica cuando la tercera curva presenta un intervalo de temperatura donde se produce una transicion
15 de la tension y cuando la amplitud de esta transicion es mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT.
[0052] Como variante, el sistema de micromagnetometna comprende un segundo sensor para medir una 20 propiedad ffsica diferente de la temperatura, colocado cerca de la superficie activa del sensor activo, siendo que la
conmutacion de una magnetizacion de las parffculas magneticas entre dos estados de magnetizacion se acciona cuando la propiedad ffsica diferente de la temperatura esta por encima o por debajo de un umbral de conmutacion predeterminado.
25 [0053] Como variante, el sistema de micromagnetometna comprende un segundo medio para controlar y/o regular una propiedad ffsica del ambiente diferente de la temperatura, colocado preferiblemente cerca de la superficie activa del sensor activo.
[0054] Como variante, la unidad de proceso se ha configurado para proporcionar una primera curva de 30 calibracion del ruido termico de fondo mediante la calibracion en temperatura bajo unas primeras condiciones ffsicas
predeterminadas conocidas el primer sensor magnetico que no tiene parffculas magneticas en el mismo.
[0055] La unidad de proceso se ha configurado para, despues de depositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas en el primer sensor magnetico, variando la temperatura en un intervalo de temperatura
35 predeterminado bajo las mismas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, determinar posteriormente una primera curva de la evolucion frente a la temperatura de las mediciones de tension diferencial corregidas o no a partir de la evolucion de las mediciones de tension diferencial llevadas a cabo con el primer sensor magnetico.
[0056] La unidad de proceso se ha configurado para determinar, posteriormente, una tercera curva como la 40 diferencia frente a la temperatura de las tensiones diferenciales de la segunda curva y las tensiones diferenciales de
la segunda primera dentro del mismo intervalo de temperatura.
[0057] La unidad de proceso se ha configurado para detectar la presencia de parffculas magneticas cuando el valor absoluto de las diferencias de tension de la tercera curva se mantiene estable por encima de un umbral de
45 deteccion predeterminado o, cuando la tercera curva presenta un intervalo de temperatura en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT.
[0058] De acuerdo con la figura 2, el primer sensor magnetico (4) se basa en una arquitectura multianillo y se 50 fabrica utilizando una tecnica de litograffa en una sala limpia de clase 1000 con un proceso de despegue.
[0059] Aqrn, la pista magnetica (24) es un material tricapa, por ejemplo, Ta(3)/NiFe(20)/Cu(0.2)/lrMn(10)/Ta(3) (nm). En esta estructura, la suave capa magnetica de NiFe es el material de deteccion que se acopla debilmente a una capa antiferromagnetica (IrMn) mediante un campo de polarizacion por intercambio de largo alcance a traves de
55 algunas capas atomicas de Cu.
[0060] La estructura tricapa Ta(3)/NiFe(20)/Cu(0.2)/lrMn(10)/Ta(3) nm se deposita mediante un sistema de pulverizacion magnetron de 6 pistolas con un vado de aproximadamente 10-8 Torr.
[0061] Para evitar la contaminacion, el sensor magnetico se pasiva mediante una bicapa Si203/Si3N4 con un espesor nominal de 200 nanometros.
[0062] El diametro exterior del primer sensor magnetico (4) aqm es igual a 300 micras y la anchura w de la pista 5 magnetica (24) es igual a 10 micras.
[0063] La pista magnetica (24) del primer sensor magnetico (4) tiene:
- un primer brazo (102) hecho de un primer conjunto de un numero de anillos predeterminado m de trayectorias 10 sinuosas circulares 104 delimitadas dentro de un primer cuadrante de la superficie (126) del sensor magnetico (4),
estando la trayectoria sinuosa mas exterior (128) conectada al primer terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa mas interior 110 conectada al primer terminal de tension (32),
- un segundo brazo (112) hecho de un segundo conjunto del mismo numero predeterminado m de trayectorias sinuosas 15 circulares 114 delimitadas dentro de un segundo cuadrante de la superficie 116 del sensor magnetico 4, estando la
trayectoria sinuosa mas exterior (118) conectada al segundo terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa mas interior (120) conectada al primer terminal de tension (32),
- un tercer brazo (122) hecho de un tercer conjunto del mismo numero de anillos m de trayectorias sinuosas circulares 124 delimitadas dentro de un tercer cuadrante de la superficie (126) del sensor magnetico (4), estando la trayectoria
20 sinuosa mas exterior (128) conectada al segundo terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa mas interior (130) conectada al segundo terminal de tension (34),
- un cuarto brazo (132) hecho de un cuarto conjunto del mismo numero de anillos m de trayectorias sinuosas circulares (134) delimitadas dentro de un cuarto cuadrante de la superficie (136) del sensor magnetico (4), estando la trayectoria
25 sinuosa mas exterior (138) conectada al primer terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa mas interior (140) conectada al segundo terminal de tension (34).
[0064] Esta arquitectura multianillo aumenta la sensibilidad del sensor magnetico en una region compacta.
30 [0065] A medida que la longitud de los brazos aumenta con el numero de anillos, llenando las trayectorias
sinuosas sensibles, se refuerza el area de deteccion activa.
[0066] La direccion de la corriente cambia alternativamente entre trayectorias en anillo sucesivas, es decir, hay un intervalo del angulo de la corriente 0 = n / 2 a 0 para la trayectoria 1 que se muestra en el recuadro de la figura 2, 35 y 0 = na 3n/2 para la trayectoria 2 en el recuadro de la figura 2. El signo del valor calculado para la trayectoria 1 y 2 es el mismo, lo que significa que el efecto AMR para ambas corrientes es aditivo. Por lo tanto, la variacion de la tension maxima en los perfiles y en consecuencia la sensibilidad de campo de la resistencia del brazo aumenta el numero de anillos.
40 [0067] El perfil de tension para el anillo magnetico completo, es decir, la suma de los efectos AMR y PHR, revela un comportamiento antisimetrico con el campo aplicado debido a la autocompensacion de las resistencias de los brazos del anillo, donde las variaciones de tension son aditivas para todos los componentes de union.
[0068] La sensibilidad del primer sensor magnetico se ve mejorada con el uso de una estructura tricapa que 45 tiene un pequeno campo de acoplamiento por intercambio y una corriente activa alta.
[0069] Esta arquitectura multianillo aumenta la sensibilidad de campo y el area activa del sensor magnetico.
[0070] Por lo tanto, el primer sensor magnetico es un sensor fubrido magnetoresistivo (MR) altamente sensible 50 que combina un efecto magnetoresistivo anisotropico (AMR) y un efecto Hall planar (PSE) que es capaz de detectar
la conmutacion de los estados de espm de las nanopartmulas con transicion de espm.
[0071] Preferiblemente, el numero de anillos m de trayectorias sinuosas circulares esta comprendido entre 9 y 13. Aqm, cada brazo tiene once trayectorias sinuosas o cuadrantes de anillos circulares, siendo que este numero
55 maximiza la sensibilidad del primer sensor magnetico (4).
[0072] Esta pila multicapa presenta una sensibilidad muy alta de aproximadamente S = 15 voltios / T'1 y un bajo nivel de ruido blanco de aproximadamente 1 nV.Hz_1/2 a 100 Hz.
[0073] De acuerdo con el esquema electrico de la figura 3, la geometna multianiMo de la pista y la conectividad de los cuatro brazos conducen a una configuracion de puente de Wheatstone.
[0074] La tension de salida del primer sensor magnetico se conoce como el efecto Hall planar y lo da la 5 ecuacion:
[0075] Donde Vo depende de los parametros de estructura del sensor tal como pii resistividad paralela y la 10 resistividad perpendicular pi en relacion con la magnetizacion del sensor, el espesor t del sensor, y el tamano del
sensor, e es el angulo entre la direccion de la magnetizacion real y el campo magnetico aplicado.
[0076] La arquitectura de anillo proporciona ventajosamente un alto rendimiento de deteccion debido a la configuracion electrica del puente de Wheatstone.
15
[0077] En el caso general, la tension diferencial Vb detectada entre la primera tension V1 del primer terminal de tension y la segunda tension V2 del segundo terminal de tension se describe mediante la ecuacion siguiente:
^ Ry + Ri + R2
20
donde R1, R2, R3, R4 designa la resistencia del primero, segundo, tercero y cuarto brazos (102, 112, 122, 132), respectivamente.
[0078] Se contemplan tres configuraciones de carga de deteccion diferentes.
25
[0079] En una primera configuracion referida como "configuracion de puente cuadrante", las partfculas magneticas se depositan en un brazo individual, por ejemplo, en el cuarto brazo (132), siendo que los tres brazos restantes (102, 112, 122) no tienen partfculas magneticas en los mismos.
30 [0080] En esta primera configuracion, las resistencias R1, R2, R3 del primero, segundo, tercer brazos (102, 112, 122) son iguales a un mismo valor de resistencia de referencia R, y la resistencia R4 del cuarto brazo (132) es igual a R + AR.
35
[0081]
En este primer caso, la tension diferente detectada denominada Vb1 sigue la ecuacion:
[0082] En un segundo caso de configuracion referida como "configuracion de medio puente", las partfculas magneticas (12) se depositan sobre dos brazos opuestos, por ejemplo, en los brazos segundo y tercero (112, 122),
40 siendo que los dos brazos restantes (102, 132) no tienen partfculas magneticas en los mismos.
[0083] En esta segunda configuracion, las resistencias R1, R4 del primero y cuarto brazos (102, 132) son iguales al mismo valor de resistencia de referencia R, y la resistencia R2, R3 de los brazos cargados segundo y tercero (112, 122) es igual a R + AR.
45
[0084] En esta segunda configuracion, la tension diferente detectada denominada Vb2 sigue la ecuacion:
[0085] En una tercera configuracion referida como "configuracion de puente completo", las partfculas magneticas se depositan sobre toda la superficie del sensor magnetico, es decir, los cuatro brazos.
5
[0086] En esta tercera configuracion, las resistencias R1, R4 del primero y cuarto brazos (102, 132) son iguales al mismo valor de resistencia de referencia R+AR, mientras que las resistencias R2, R3 de los brazos cargados segundo y tercero (112, 122) es igual a R - AR.
10 [0087] En esta tercera configuracion, la tension diferente detectada denominada Vb3 sigue la ecuacion:
[0088] Entre las tres configuraciones anteriormente, la configuracion de puente completo presenta mayor 15 sensibilidad.
[0089] De acuerdo con la figura, el primer sensor por micromagnetometna como se describe en la figura 3 se caracteriza con diferentes valores del angulo del angulo de polarizacion a formado entre el eje facil (40) del sensor magnetico y la direccion del campo de polarizacion magnetico.
20
[0090] Un conjunto (200) de diferentes perfiles (202, 204, 206, 208, 210, 212) se muestran correspondientes a un angulo de polarizacion a fijado a 0, 10, 20, 45, 60, 90 grados, respectivamente.
[0091] La corriente de polarizacion del sensor magnetico (4) permanece ajustada a 1 mA. El campo magnetico 25 de polarizacion Hdc se barre en el intervalo de -20 a 20 mT.
[0092] La sensibilidad S en un punto de un perfil, que se define como la pendiente dV/dH, se deduce de los perfiles de tension, siendo que el maximo de la sensibilidad para cada valor a del angulo de polarizacion se esboza en la curva 220 como se muestra en la figura 5.
30
[0093] El angulo de polarizacion a formado entre campo magnetico de polarizacion Hdc y el eje facil (40) se selecciona de modo que la sensibilidad S es maxima.
[0094] A partir de la curva 220 que se muestra en la figura 5, la sensibilidad S es maxima para a igual a 20 35 grados y es igual a 16 V.T-1. Este valor de 20 grados para el angulo de polarizacion a se ha elegido en la figura 1.
[0095] Cuando se utiliza un sistema de micromagnetometna 2, la tension medida efectiva Veff entre los dos terminales de tension y emitida desde el dispositivo de medida de la tension contiene dos contribuciones: una respuesta de la tension concava Vdrift y una respuesta de la tension causada horizontalmente por el campo directo
40 generado a partir de las partfculas magneticas Vstray.
[0096] Por lo tanto, la tension efectiva Veff se puede expresar como:
[0097]
La respuesta de la tension del sensor se puede describir mediante la expresion siguiente:
[0098] Donde I es la corriente de polarizacion de CC aplicada al sensor magnetico 4, t, pii, pi son, respectivamente, el espesor y la resistividad de la capa de deteccion, en caso de corriente paralela y perpendicular a
5 la magnetizacion.
[0099] De acuerdo con la figura 6, una segunda realizacion de un sistema de micromagnetometna (302) de acuerdo con la invencion se deriva a partir del sistema de micromagnetometna (2) de la figura 1 y comprende algunas partes que se designan con los mismos numeros de referencia.
10
[0100] El sistema de micromagnetometna 320 de la figura 6 difiere del sistema de micromagnetometna de la figura 1 en que el medio (20) para crear el campo de excitacion magnetica Hac externo al primer sensor magnetico (4) se retira y se sustituye por el conjunto 320 formado por el primer sensor magnetico (4) y una primera fuente de corriente modificada 326, conectado entre el primero y segundo terminales de corriente (28, 30).
15
[0101] En esta segunda realizacion, la primera fuente de corriente modificada se configura para generar una corriente alterna (CA) que oscila a lo largo del tiempo a una frecuencia constante w que va de 10 a 3 kHz, aqu se establece en 100 Hz.
20
[0102] Por autoinduccion, la pista magnetica (24) del primer sensor magnetico (4) es provista de una corriente alterna (CA) mediante la primera fuente de corriente modificada (326) y genera un campo de excitacion magnetica Hac que hacer producir a cada partfcula magnetica un campo magnetico de dispersion, siendo este campo magnetico de dispersion detectable por el primer sensor magnetico.
25
[0103] En otras palabras, cuando se aplica la corriente de polarizacion de CA al primer sensor magnetico (4), el sensor magnetico (4) genera un campo magnetico que rodea globalmente el eje facil (40), siendo que la direccion del flujo de obedece a la ley de la Ampere.
30 [0104] La tension medida entre los terminales de tension Vb se puede escribir como:
Vt=S^HL)+I.K^.
[0105] Donde I es la corriente del sensor magnetico, S0 es la sensibilidad del sensor magnetico, (Hi) es el campo 35 magnetico en promedio sobre la superficie del sensor magnetico.
[0106] En estas mediciones, las partfculas magneticas inmoviles dispuestas cerca de la superficie activa del sensor son magnetizadas por el propio campo magnetico del sensor Hsef
40
[0107] Usando que Hself es proporcional a I y suponiendo que la magnetizacion de las partfculas es directamente
proporcional al campo aplicado, el campo de dispersion <Hstray> de las partfculas magneticas en promedio sobre la superficie del sensor magnetico se puede escribir como:
45
donde X es la susceptibilidad de la partfcula magnetica y r es una constante de proporcionalidad en funcion de la geometna del sensor magnetico y de la distribucion del volumen de las partfculas magneticas.
[0108] Usando el propio campo para magnetizar las partfculas magneticas garantiza que solo se van a 50 magnetizar las partfculas magneticas depositadas cerca de la superficie activa del primer sensor magnetico.
[0109] De manera similar al sistema de micromagnetometna de la figura 2, la tension medida Veff entre los dos terminales de tension y emitida desde el dispositivo de medida de la tension contiene dos contribuciones: una respuesta de la tension concava Vdrift y una respuesta de la tension causada horizontalmente por el campo directo generado a partir de las partfculas magneticas Vstray, y se puede expresar como:
5
[0110] De acuerdo con la figura 7, una tercera realizacion de un sistema de micromagnetometna (402) de acuerdo con la invencion se deriva a partir del sistema de micromagnetometna (2) de la figura 1 y comprende algunas
10 partes que se designan con los mismos numeros de referencia.
[0111] El sistema de micromagnetometna (402) de la figura 7 difiere del sistema de micromagnetometna de la figura 1 porque comprende ademas un segundo sensor magnetico multianillo hnbrido AMR/PHR (404) y porque el primer dispositivo de medicion de la tension (8) de la figura 1 se sustituye por un dispositivo de medicion de la tension
15 modificado (408).
[0112] El segundo sensor magnetico (404) tiene la misma estructura que la del primer sensor magnetico y tiene una pista magnetica en circuito cerrado (424) con el mismo patron de forma.
20 [0113] El segundo sensor magnetico (404) tiene un primer terminal de corriente (428) y un segundo terminal de corriente (430) que forman un par de terminales de corriente que estan enfrente uno de otro en contacto con la pista magnetica en circuito cerrado (424).
[0114] El segundo sensor magnetico (404) tiene un primer terminal de tension (432) y un segundo terminal de 25 tension (434) que forman un par de terminales de tension que estan enfrente uno de otro en contacto con la primera
pista magnetica en circuito cerrado (424) y de la que se detecta una tension diferencial de salida.
[0115] El segundo sensor magnetico (404) tiene un eje facil (440) que se define como el eje que pasa a traves del primer terminal de corriente (428) y el segundo terminal de corriente (430).
30
[0116] El primero y el segundo sensores magneticos (4, 404) se colocan de manera que sus respectivos ejes faciles (40, 440) sean colineales.
[0117] El primero y el segundo sensores magneticos (4, 404) se colocan cerca uno del otro en el mismo sustrato 35 bajo las mismas condiciones ffsicas conocidas de manera que, se recibe y se detecta con el mismo ruido el mismo
campo magnetico, cuando no hay partfculas magneticas depositadas sobre los sensores.
[0118] El primer terminal de corriente (428) y el segundo terminal de corriente (430) del segundo sensor magnetico se conectan respectivamente al primer terminal de corriente (28) y al segundo terminal de corriente (30) del
40 primer sensor magnetico (4).
[0119] De este modo, la primera fuente de corriente o de tension (6) suministra en paralelo al primer sensor magnetico (4) y al segundo sensor magnetico (404) la corriente respectiva con las mismas caractensticas de ruido.
45 [0120] El primer dispositivo de medicion de la tension modificado 408 se basa en el primer dispositivo de medicion de la tension (8) de la figura 1, donde un segundo amplificador de bajo nivel de ruido (444) y una unidad de diferencial (450).
[0121] El segundo amplificador de bajo nivel de ruido (444) con una ganancia de 20 dB esta conectado en sus 50 entradas a un primer terminal de tension (432) y un segundo terminal de tension (434) y en su salida a una primera
entrada de la unidad diferencial (450).
[0122] El primer amplificador de bajo nivel de ruido (4) esta conectado en su salida a una segunda entrada de la unidad diferencial (450).
55
[0123] La unidad diferencial (450) tiene una salida conectada al dispositivo amplificador de sincronizacion 46 basado en un circuito de bucle de enganche de fase.
[0124] La unidad diferencial (450) esta configurada para determinar la tension de diferencia entre la tension diferencial amplificada detectada en los terminales de tension del primer sensor magnetico (4) y la tension diferencial amplificada detectada en los terminales de tension del segundo sensor magnetico (404).
5
[0125] De este modo las fuentes de ruidos comunes a los dos sensores magneticos se cancelan por la unidad de sustraccion (450).
[0126] Como variante del sistema de micromagnetometna (402) de la figura 7, el medio (20) para crear el campo 10 de excitacion magnetica Hac externo al primer sensor magnetico (4) se retira y se sustituye por el conjunto (320)
formado por el primer sensor magnetico (4) y una primera fuente de corriente modificada (326), conectado entre el primero y segundo terminales de corriente (28, 30).
[0127] De acuerdo con la figura 8, una primera realizacion de un procedimiento de deteccion por
15 micromagnetometna (500) para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de parffculas magneticas se realiza
con un sistema de micromagnetometna como se define en las figuras 1, 6 y 7.
[0128] Este procedimiento (500) es aplicable a cualesquiera parffculas magneticas que son nanoparffculas
moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad
20 ffsica de la conmutacion que funciona como una orden de conmutacion. Tales parffculas magneticas son cualesquiera nanoparffculas moleculares conmutables en forma de AhBk[M(CN)6]i.mH20, donde A puede ser Co, Ni, Fe, etc, B y M pueden ser diversos metales de transicion (Fe11, Fe111, Mn11, Mnm, fml aCo11, Co111, ...) y C es un metal alcalino.
[0129] El procedimiento de deteccion por micromagnetometna (500) comprende los pasos siguientes
25 ejecutados sucesivamente.
[0130] En un primer paso (502), una cantidad desconocida de parffculas magneticas se deposita sobre el primer sensor magnetico, siendo las parffculas magneticas nanoparffculas moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad ffsica de la conmutacion que funciona como una orden
30 de conmutacion.
[0131] En un paso siguiente (504), bajo unas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, variando la magnitud de la propiedad ffsica sobre un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica,
35 cuando el sistema de magnetometna comprende un primer sensor magnetico individual,
se proporciona una primera curva como la evolucion de las mediciones de tension diferencial realizadas por el primer sensor frente a la magnitud de la propiedad ffsica, o cuando el sistema de magnetometna comprende un primer sensor magnetico y un segundo sensor magnetico, son emitidas un primer conjunto de mediciones de tension diferencial 40 realizadas por el primer sensor que tiene parffculas magneticas en el mismo y un segundo conjunto de mediciones de tension diferencial realizadas por el segundo sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo, y se determina una primera curva como la evolucion frente a la propiedad ffsica de la diferencia entre el primer conjunto de mediciones de tension diferencial y el segundo conjunto de mediciones de tension diferencial.
45 [0132] A continuacion, en un paso siguiente (506), sobre un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica, se determina una segunda curva como una curva de ajuste a partir de una parte inferior de la primera curva, siendo esta parte inferior de la primera curva correspondiente a un intervalo inferior incluido dentro del intervalo predeterminado de la propiedad ffsica, que tiene el ffmite superior menor que el umbral de conmutacion predeterminado.
50 [0133] A continuacion, en un paso (508), se determina una tercera curva como la diferencia frente a la magnitud de la propiedad ffsica de la conmutacion entre las tensiones diferenciales de la primera curva y las tensiones diferenciales de la segunda curva dentro del mismo intervalo de magnitud de la propiedad ffsica.
[0134] En un paso siguiente (510), se detecta la presencia de parffculas magneticas cuando la tercera curva 55 presenta un intervalo de la propiedad ffsica de la conmutacion en el que se produce una transicion que tiene una
amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT.
[0135] De acuerdo con la figura 9, un perfil de tension representativo (522) evolucion de la tension efectiva Vf
emitida por el sistema de micromagnetometna (2) frente a la temperatura ambiente T, y una curva de ajuste (524) se muestran en un marco de representacion (520).
[0136] El marco de representacion (520) comprende un eje de ordenadas (526) de la tension emitida expresado 5 en mV y un eje de abscisas (538) del eje de la temperatura ambiente expresada en grados Kelvin.
[0137] El perfil de tension (522) presenta dos contribuciones: una respuesta de la tension concava Vdrift y una respuesta de la tension causada horizontalmente por el campo directo generado a partir de las partmulas con transicion
de espm Vstray.
10
[0138] Por lo tanto, la tension efectiva Vf se puede expresar como:
+
15 [0139] El perfil de tension (522)tambien presenta un bucle de histeresis (530) que tiene una parte curva superior en la direccion de calentamiento (532) y una parte curva inferior en la direccion de enfriamiento (534). Este bucle de histeresis (530) es una firma magnetica de la transicion de las particulas con transicion de espm.
[0140] En la practica, la respuesta de la tension de la curva Vdrift del sensor magnetico se determina sobre el 20 intervalo de temperatura [300K, 350K] como una curva de ajuste a partir de una parte inferior del perfil de tension 522, siendo esta parte inferior del perfil de tension 522 correspondiente a un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica, que tiene el Kmite superior menor que el umbral de conmutacion predeterminado. Por ejemplo, el intervalo de temperatura mas bajo es [300 K, 320 K].
25 [0141] De acuerdo con la figura 10, una evolucion perfil de tension (552) de la tension de campo de dispersion Vstray frente a la temperatura ambiente T se muestra en un marco de representacion (550).
[0142] La evolucion del perfil de tension (552) de la tension del campo de dispersion Vstray se deriva de sustraer la curva Vdrift de deriva de tension (524) a la tension efectiva Vf (522).
30
[0143] La sustraccion se realiza mediante la unidad de unidad de proceso (22) en el paso (508) del procedimiento de deteccion (500).
[0144] El marco de representacion (550) comprende un eje de ordenadas (554) de la tension del campo de 35 dispersion Vstray expresado mV y un eje de abscisas (556) del eje de la temperatura ambiente expresado en grados
Kelvin.
[0145] El perfil de tension (552) presenta un bucle de histeresis (560) que tiene una parte curva inferior (562) en la direccion de calentamiento (564) y una parte curva superior (566) en la direccion de enfriamiento (568).
40
[0146] Este bucle de histeresis (560) es una firma magnetica de la transicion de las partmulas con transicion de espm.
[0147] Las temperaturas de transicion son recogidas en el medio ocho de las curvas de histeresis del bucle de 45 histeresis (560).
[0148] Con el dimensionado y el rendimiento del primer sensor magnetico (4) como se ha descrito aqrn anteriormente, y con un diametro medio de 250 nm para las partmulas con transicion de espm, el campo magnetico mmimo que se puede detectar por el sensor magnetico es igual a 10 nT.
50
[0149] A medida que la capacidad de deteccion del magnetometro (2) depende de la zona del sensor, se espera que dimensionando el sensor magnetico a 500 nm, una partmula magnetica individual deducira una cantidad de 25 nV. Esto hace posible detectar la firma magnetica de una partmula individual con transicion de espm a temperatura ambiente.
55
[0150] Mediante la integracion de un amplificador en las inmediaciones del sensor magnetico o cerca de los dos sensores magneticos en la configuracion diferencial, se puede detectar un campo magnetico hasta un solo picotesla
(10-12T).
[0151] En general, la anchura de un brazo del anillo sensor esta comprendida entre la escala nanometrica y la escala micrometrica y el tamano efectivo de la magnetometna esta comprendido entre 50 nm y 1 mm.
5
[0152] De acuerdo con la figura 11, se lleva a cabo una segunda realizacion de un procedimiento de deteccion por micromagnetometna (600) para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de partfculas magneticas.
[0153] Este procedimiento (600) es aplicable a cualesquiera partfculas magneticas que son nanopartfculas 10 moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad
ffsica de la conmutacion que funciona como una orden de conmutacion. Tales partfculas magneticas son cualesquiera nanopartfculas moleculares conmutables en forma de AhBk[M(CN)6]i.mH20, donde A puede ser Co, Ni, Fe, etc, B y M pueden ser diversos metales de transicion (Fe11, Fe111, Mn11, Mnm, fml aCo11, Co111, ...) y C es un cation de metal alcalino.
15 [0154] Este procedimiento tambien es aplicable a cualesquiera partfculas paramagneticas tales como Fe2O3, Fe3O4, Fe@Fe3O4, CoFe@Fe3O4, Ni, a cualesquiera partfculas ferromagneticas tales como Fe, CoFe, Ni, a cualesquiera de las partfculas antiferromagneticas es decir, cualesquiera partfculas con estructura multicapa Ti/Fe, Cr, NiO, Co3O4, a-Fe2O3, CuO, MnO, nanopartfculas de Cr2O3, y a cualquiera microesfera magnetica hecha de Fe3O4 con la matriz de polfmero en forma de esfera y de cualquier tamano desde 50 nm a 10 micras.
20
[0155] El procedimiento de deteccion por micromagnetometna (600) para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de partfculas magneticas se realiza con un sistema de micromagnetometna como se define en las figuras 1, 6 y 7.
25 [0156] El procedimiento de deteccion por micromagnetometna (600) comprende los pasos siguientes
ejecutados sucesivamente.
[0157] En un primer paso (602), bajo unas primeras condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, cuando el sistema comprende un primer sensor magnetico (4) individual el primer sensor magnetico es, o cuando el sistema
30 magnetometna comprende un primer sensor magnetico (4) y un segundo sensor magnetico (404) el conjunto del primero y segundo sensor magnetico se calibran en temperatura de la temperatura y se proporciona una primera curva de calibracion del ruido termico de fondo.
[0158] En un paso siguiente (604), una cantidad desconocida de partfculas magneticas (12) se deposita sobre 35 el primer sensor magnetico (4).
[0159] A continuacion, en un paso siguiente (606), bajo las mismas primeras condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, variando la temperatura en un intervalo de temperatura predeterminado, cuando el sistema de magnetometna (2, 302) comprende un primer sensor magnetico (4) individual, se emite una segunda curva
40 como la evolucion de las mediciones de tension diferencial llevadas a cabo por el primer sensor frente a la temperatura, o cuando el sistema de magnetometna (402) comprende un primer sensor magnetico (4) y un segundo sensor magnetico (404), se emiten un primer conjunto de mediciones de tension diferencial llevadas a cabo por el primer sensor (4) que tiene partfculas magneticas en el mismo y un segundo conjunto de mediciones de tension diferencial llevadas a cabo por el segundo sensor (404) que no tiene partfculas magneticas en el mismo. En el mismo paso (506) 45 se determina una segunda curva como la evolucion frente a la temperatura de la diferencia entre el primer conjunto de mediciones de tension diferencial y el segundo conjunto de mediciones de tension diferencial.
[0160] En un paso siguiente 608, se determina una tercera curva como la diferencia frente a la temperatura entre las tensiones diferenciales de la segunda curva y las tensiones diferenciales de la tercera curva dentro del mismo
50 intervalo de temperatura. [0161] A continuacion, en un paso siguiente 610, se detecta la presencia de partfculas magneticas cuando el valor absoluto de las diferencias de tension de la tercera curva se mantiene estable por encima de un umbral de deteccion predeterminado o, la tercera curva presenta un intervalo de temperatura en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT. 55
[0161] A continuacion, en un paso siguiente (610), se detecta la presencia de partfculas magneticas cuando el valor absoluto de las diferencias de tension de la tercera curva se mantiene estable por encima de un umbral de deteccion predeterminado o, la tercera curva presenta un intervalo de temperatura en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion
predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT.
[0162] De acuerdo con la figura 12, se muestra un ejemplo de un primer perfil de calibracion del ruido termico de fondo (650).
5
[0163] Esta calibracion del primer sensor magnetico (4) o el conjunto del primero y segundo sensor magnetico (4, 44) se realiza en el paso (602) del procedimiento de deteccion (600).
[0164] Durante este paso de calibracion termica se descarga el primer sensor magnetico (4), es decir, sin 10 partmulas magneticas depositadas en el mismo y la temperatura se vana en la temperatura una vez aumentando la
temperatura y una vez disminuyendo la temperatura.
[0165] El perfil (650) comprende una primera curva (652) que se corresponde con una direccion de calentamiento y una segunda curva (654) que se corresponde con una direccion de enfriamiento. Estas curvas son
15 identicas y el perfil de calibracion (650) no presenta ninguna ciclo de histeresis.
[0166] De acuerdo con la figura 13, se muestran un conjunto de dos ciclos o bucles de histeresis diferentes (672, 674) con sus temperaturas de transicion correspondientes para las mismas partmulas con transicion de espm detectadas bajo dos condiciones de humedad diferentes, 80% y 60% respectivamente.
20
[0167] Estos dos ciclos de histeresis (672, 674) se muestran en un marco de representacion (670) que comprende un eje de ordenadas (676) de la tension de salida normalizada a una tension superior y una tension inferior del ciclo de histeresis y un eje de abscisas (678) del eje de la temperatura ambiente expresada en grado Kelvin.
25 [0168] El bucle de histeresis (672) correspondiente a 80% de humedad presenta una primera temperatura de transicion (680) y una segunda temperatura de transicion (682).
[0169] El bucle de histeresis (674) correspondiente a 60% de humedad presenta una primera temperatura de transicion (692) y una segunda temperatura de transicion (694).
30
[0170] Se puede observar aqu que las temperaturas de transicion, asf como la anchura de un bucle de histeresis se pueden utilizar para estimar el grado de humedad.
[0171] Tal comportamiento es por lo tanto explotado para construir un sistema de medicion de la humedad que 35 comprende un sistema de sistema de micromagnetometna como se describe en las figuras 1, 6, y 7, donde las
partmulas son nanopartmulas moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion por temperatura predeterminado y sensibles al grado de humedad, el umbral de conmutacion por temperatura predeterminado o una anchura de un bucle de histeresis que depende del grado de humedad del ambiente.
40 [0172] La unidad de proceso esta configurada para determinar el grado de humedad a partir de mediciones del cambio magnetico de las partmulas magneticas y una curva grafica determinada previamente entre grados de humedad calibrados medidos con otro procedimiento de medicion de la humedad y una correspondiente transicion de la temperatura o anchura del ciclo de histeresis medidos con el procedimiento de micromagnetometna que se describe en la figura 8 o la figura 11.
45
[0173] De hecho, con la combinacion del procedimiento de magnetometna de la figura 8 o la figura 11 y la transicion de espm, el sistema se puede utilizar como un sensor de gas para la deteccion de gas. Cualquier gas externo que afecta el sistema como la humedad tambien desplaza las curvas de transicion de espm como una funcion de la concentracion de gas en el ambiente.
50
[0174] Por lo tanto se puede utilizar cualesquiera nanopartmulas moleculares que son conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion por temperatura predeterminado, siendo este umbral de conmutacion por temperatura predeterminado dependiente de la concentracion en el ambiente de vapor de moleculas externas.
55 [0175] En tal caso, la unidad de proceso esta configurada para determinar la concentracion en el ambiente del vapor de moleculas externas a partir de mediciones del cambio magnetico de partmulas magneticas que son sensibles a la concentracion en el ambiente del vapor de moleculas externas, y a partir de una curva grafica determinada previamente entre una concentracion en el ambiente calibrada de vapor de moleculas externas medido con otro procedimiento y un parametro correspondiente tal como un umbral de temperatura, una temperatura de transicion, o
una anchura de un bucle de histeresis determinado a traves de un cambio en la propiedad magnetica de las partmulas magneticas detectadas por el procedimiento de micromagnetometna que se describe en la figura 8 o la figura 11.
[0176] El vapor de moleculas externas o el gas que se puede detectar son por ejemplo los siguientes:
5
N2, He, I2, CO2, etanol, metanol, 2-propanol, acetona, D2O, CS2, CO, yodo (I), bromo (Br), cloro (Cl), benceno, tolueno, clorobenceno, bromobenceno, yodobenceno, diclorobenceno, triclorobenceno, pirazina, piridina, pirrol, tiofeno, furano, THF.
10
[0177] El procedimiento de deteccion (600) descrito anteriormente en la figura 11 se puede utilizar para detectar las partmulas siguientes:
- Cualesquiera nanopartmulas moleculares conmutables en forma de AhBk[M(CN)6]i.mH20, donde A puede ser Co, Ni, 15 Fe, etc, B y M pueden ser diversos metales de transicion (Fe11, Fem, Mn11, Mnm, fml aCo11, Co111, ...) y C es un cation de
metal alcalino;
- Cualesquiera partmulas paramagneticas: Fe2O3, Fe3O4, Fe@Fe3O4, CoFe@Fe3O4, Ni, ... ;
20 - Cualesquiera partmulas ferromagneticas: Fe, CoFe, Ni;
- Cualesquiera partmulas antiferromagneticas;
- Cualesquiera partmulas con estructura multicapa de Ti/Fe, Cr, NiO, Co3O4, a-Fe2O3, CuO, MnO, nanopartmulas de 25 Cr2O3;
- Cualquiera microesfera magnetica hecha de Fe3O4 con la matriz de polfmero en forma de esfera y de cualquier tamano desde 50 nm a 10 micras.
30 [0178] Este sistema se puede ser utilizar para detectar una variacion de la magnetizacion (conmutacion de la magnetizacion) de todos los materiales magneticos (paramagnetico, diamagnetico, ferromagnetico, antiferromagnetico, ferrimagnetico) en diferentes formas (materiales en forma de polvos microcristalinos, nanopartmulas, en capa fina, etc.) y a cualquier temperatura. Como ejemplos representativos, se pueden citar los siguientes: materiales metalicos, oxidos metalicos, elementos poco comunes de la tierra, complejos organometalicos, 35 complejos de coordinacion (moleculas magneticas, cadenas de iman y, en particular, materiales con transicion de espm, transferencia de materiales de carga, etc.
Metales, oxidos metalicos
40 [0179] Como derivados de metales representativos, se pueden citar los compuestos siguientes tales como Co, Ni, Fe, etc., asf como aleaciones AB, con A = Co, Ni, Fe, etc., y B = Pt, Fe, etc.
[0180] Como derivados de oxidos metalicos representativos, se pueden citar los siguientes: FeO, Fe2O3, CuO, ZnO, etc.
45 Compuestos magneticos y complejos moleculares
[0181] Como compuestos magneticos y complejos moleculares representativos se pueden citar moleculas iman (Mn12, etc.), cadenas iman (compuestos homopolinucleares y heteropolinucleares), etc.
50 [0182] Como compuestos magneticos heteropolinucleares, se puede citar el azul de prusia y sus analogos de la formula general Mx[M'(CN)6]y.nH2O y AxMy[M'(CN)6]. nH2O donde A representa un cation alcalino y M y M' representan cationes de metales de transicion divalentes o trivalentes tales como Fe4[Fe(CN)6]3.15H2O, CsNi[Cr(CN)6], etc.
55 [0183] Como materiales con transicion de espm se pueden citar complejos de hierro, en particular, de la formula (I):
Fe[(L)3](X)2.xH2O (I)
en la cual:
5 - L representa un ligando tal como trz (triazol), NH2trz, Fatrz ((4-formilamino-1, 2, 4-triazol), Hptrz (heptiltriazol), etc.;
- X representa un contraion anionico tal como OTf (triflato o trifluorometanosulfonato), p-tol o tof (p-tolilsulfonato o tosilo), tetrafluoroborato, nitrato, Br, Cl, etc;
10 - X es un numero entero comprendido entre 0 y 10.
[0184] Como materiales con transicion de espm alternativos, se pueden citar los derivados de la formula general (II):
15 FeyM( 1-y)(L)[M'(CN)4] (II)
donde:
- M representa un metal tal como Ni o Co;
20
- M 'representa un metal, identico o diferente de M, seleccionado entre Ni, Pd, Pt, etc;
- L representa un ligando monodente o bidente tales como pirazina (pz), azopiridina (azpy), bis (4-piridil) acetileno (bpac), etc.;
25
- y esta estrictamente comprendido entre 0 y 1, siendo diferente de 0 y de 1.
[0185] Como compuestos de transferencia de carga, se pueden citar los derivados formados por pares de donantes/aceptadores tales como el compuesto de formula [Fe(Cp*)2][TCNE] (TCNE = tetracianoetileno),
30 [Mn(Cp*)2][TCNQ] (TCNQ = tetracianoquinodimetano), etc.
[0186] Otros materiales de transferencia de carga de acuerdo con la invencion tambien incluyen los analogos de azul de Prusia de la formula general AxMyM'(CN)6]. nH2O siendo A un cation alcalino y M y M 'representan cationes de metales de transicion divalentes o trivalentes tales como NaxCoyFe(CN)6]. nH2O, etc.
35
[0187] El procedimiento de deteccion (500) descrito anteriormente en la figura 8 se puede utilizar para detectar cualesquiera nanopartmulas moleculares conmutables como se ha descrito anteriormente.
[0188] En una variante la corriente inyectada por la primera fuente de corriente que pasa a traves de los 40 terminales de corriente es una suma de una corriente continua (CC) y corriente alterna (CA).
[0189] Generalmente, la pista magnetica es una estructura bicapa que incluye una pelmula ferromagnetica y una pelmula antiferromagnetica, o una estructura con valvula de espm, o una estructura tricapa que incluye una pelmula ferromagnetica, un metal y una pelmula antiferromagnetica.
45
[0190] En una variante del sistema de micromagnetometna (402) de la figura 7, el primero y segundo sensores magneticos multianillo hforidos AMR/PHR (4, 404) se sustituyen por sensores magneticos que tienen una misma estructura magnetica y una misma forma entre una forma de cruz o un anillo individual en forma de circuito cerrado.
50 [0191] El primero y el segundo sensores magneticos con una misma forma entre una forma de cruz o un anillo individual en forma de circuito cerrado se colocan de manera que sus respectivos ejes faciles, son colineales en terminos de direccion, es decir, son paralelos entre sf.
[0192] El primero y el segundo sensores magneticos (4, 404) se colocan lo mas cerca posible del mismo sustrato 55 bajo las mismas condiciones ffsicas conocidas de manera que se recibe y se detecta la misma respuesta magnetica
y de temperatura con el mismo ruido cuando no hay partmulas magneticas depositadas sobre los sensores.
[0193] El primer terminal de corriente y el segundo terminal de corriente del segundo sensor magnetico se conectan respectivamente al primer terminal de corriente y al segundo terminal de corriente del primer sensor
magnetico.
[0194] De este modo, la primera fuente de corriente suministra en paralelo al primer sensor magnetico y al segundo sensor magnetico la corriente respectiva con las mismas caractensticas de ruido.
5
[0195] La estructura del dispositivo de medicion de la tension modificado sigue siendo la misma y el dispositivo de medicion de la tension modificado se configura para determinar la tension de diferencia entre la tension diferencial amplificada detectada en los terminales de tension del primer sensor magnetico y la tension diferencial amplificada detectada en los terminales de tension del segundo sensor magnetico.
10
[0196] De este modo las fuentes de ruidos comunes a los dos sensores magneticos se cancelan.
[0197] En cuanto al sistema de micromagnetometna (402) de la figura 7, el medio (20) para crear el campo de excitacion magnetica Hac externo al primer sensor magnetico (4) se puede retirar y sustituirse por un conjunto formado
15 por el primer sensor magnetico, el segundo sensor magnetico y una primera fuente de corriente modificada que genera un corriente alterna entre el primero y segundo terminales de corriente del primer sensor magnetico, y entre el primero y segundo terminales de corriente del segundo sensor magnetico.
[0198] De hecho, todas las variantes descritas para un sistema de magnetometna que utilizan uno o dos 20 sensores magneticos multianillo como se han descrito aqu anteriormente en terminos de polarizacion por corriente y
medio para crear un campo magnetico externo, se pueden utilizar para un sistema de magnetometna usando dos sensores magneticos que tengan una misma forma entre una forma de cruz o un anillo individual en forma de circuito cerrado y conectados entre sf de manera diferenciada.
25 [0199] Tambien se pueden utilizar los mismos procedimientos de deteccion como se describen en las figuras 5
y 8.
[0200] Un ejemplo de dicha variante del sistema de micromagnetometna (702) se ilustra parcialmente en la figura 14 donde los dos sensores magneticos multianillo (4, 404) de la figura 7 se sustituyen por dos sensores
30 magneticos en forma de cruz (706, 726).
[0201] El primero y el segundo sensores magneticos (706, 726) con la misma forma de cruz se colocan cerca uno del otro en el mismo sustrato bajo las mismas condiciones ffsicas conocidas de manera que, se recibe y se detecta con el mismo ruido el mismo campo magnetico cuando no hay partfculas magneticas depositadas sobre los sensores.
35
[0202] El primero y el segundo sensores magneticos (706, 726) se colocan de manera que sus respectivos ejes faciles son colineales en terminos de direccion, es decir, son paralelos entre sr
[0203] En una variante, cuando el sistema de micromagnetometna usado comprende un primero y un segundo 40 sensores magneticos multianillo hfbridos AMR/PHR (4, 404) como se describen en la figura 7, o comprende dos
sensores magneticos que tienen una misma estructura magnetica y una misma forma entre una forma de cruz o un anillo individual en forma de circuito cerrado, se puede utilizar un procedimiento de deteccion directa.
[0204] Tal procedimiento de deteccion directa por micromagnetometna se utiliza para detectar la presencia de 45 cantidades muy pequenas de partfculas magneticas hasta una partfcula magnetica individual o un objeto magnetico
individual a escala microscopica o nanoscopica.
[0205] Un procedimiento de deteccion directa por micromagnetometna de acuerdo con una primera realizacion comprende los pasos siguientes.
50
[0206] Despues de depositar una cantidad desconocida de partfculas magneticas o un objeto magnetico sobre el primer sensor magnetico, en un primer paso, bajo unas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, se emiten una primera medicion de la tension realizada con el primer sensor que tiene partfculas magneticas en el mismo y una segunda medicion de la tension realizada por el segundo sensor que no tiene partfculas magneticas en el mismo.
55
[0207] En un segundo paso, se determina una primera diferencia entre la primera medicion de la tension y la segunda medicion de la tension.
[0208] En un tercer paso, se detecta la presencia de partfculas magneticas o un objeto magnetico cuando una
segunda diferencia como la diferencia entre una primera diferencia y una diferencia de referencia tiene una amplitud mayor que un umbral de deteccion predeterminado, siendo la diferencia de referencia la diferencia entre una primera medicion de la tension realizada por el primer sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo y una segunda medicion de la tension realizada por el segundo sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo, bajo las 5 mismas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, y siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10nT.
[0209] Un procedimiento de deteccion directa por micromagnetometffa de acuerdo con una segunda realizacion es aplicable cuando las parffculas magneticas son nanoparffculas moleculares o un objeto conmutable individual al
10 sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad ffsica de la conmutacion que funciona como una orden de conmutacion.
[0210] El procedimiento de deteccion directa comprende los pasos siguientes.
15 [0211] Despues de depositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas o un objeto magnetico sobre el primer sensor magnetico, en un primer paso, bajos unas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, la propiedad ffsica de la magnitud vaffa a lo largo de un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica.
[0212] En un segundo paso realizado en paralelo con el primer paso, se emiten un primer conjunto de 20 mediciones de la tension realizadas con el primer sensor (4) que tiene parffculas magneticas en el mismo y un segundo
conjunto de mediciones de tension realizadas con el segundo sensor (404) que no tiene parffculas magneticas en el mismo.
[0213] En un tercer paso, se determina una curva como la evolucion frente a la propiedad ffsica de la magnitud 25 de la diferencia entre el primero conjunto de mediciones de tension diferencial y el segundo conjunto de mediciones
de la tension.
[0214] En un cuarto paso, se detecta la presencia de parffculas magneticas u objeto magnetico cuando la curva presenta un intervalo de la propiedad ffsica de la conmutacion en el que se produce una transicion que tiene una
30 amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT.
Claims (15)
- REIVINDICACIONES1. Sistema de micromagnetometna para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de partfculasmagneticas hasta una partfcula magnetica individual o un objeto magnetico individual a escala microscopica o 5 nanoscopica que comprende:- un primer sensor multianillo magnetico hubrido AMR/PHR (4) que tiene una superficie activa (14) que incluye una pista magnetica (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 estan enfrente uno de10 otro en contacto con la pista magnetica en circuito cerrado (24) hecha de un material magnetico, un primer terminal de tension (32) y un segundo terminal de tension (34) que forman un par de terminales de tension que estan enfrente uno de otro en contacto con la pista magnetica en circuito cerrado (24) y de la que se detecta una salida de tension diferencial Vb, un primer eje (40) que pasa por el primero y segundo terminales de corriente (28, 30) en paralelo a la direccion del campo de polarizacion por intercambio del material de la pista y perpendicular a un segundo eje (42) que 15 pasa a traves del primero y segundo terminales de tension;- una primera fuente de corriente o de tension (6) conectada entre el primero y segundo terminales de corriente (28, 30) para inyectar una corriente I a traves del mismo;20 - un primer dispositivo de medicion de la tension (8) conectado entre el primero y segundo terminales de tension (32,34) para medir la tension diferencial Vb entre el par de terminales de tension (32,34);- un conjunto de al menos una partfcula magnetica (12) depositada en la superficie activa (14) del primer sensor magnetico (4);25- una unidad de proceso (22) para detectar, a partir de un conjunto de diferentes tensiones diferenciales medidas, un cambio de flujo magnetico representativo de la presencia de al menos una partfcula magnetica (12) depositada;la pista magnetica (24) del primer sensor magnetico multianillo AMR/PHR (4) que tiene:30- un primer brazo (102) hecho de un primer conjunto de un numero de anillos predeterminado m de trayectorias sinuosas circulares 104 delimitadas dentro de un primer cuadrante de la superficie (126) del sensor magnetico (4), estando la trayectoria sinuosa mas exterior (128) conectada al primer terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa mas interior 110 conectada al primer terminal de tension (32),35- un segundo brazo (112) hecho de un segundo conjunto del mismo numero predeterminado m de trayectorias sinuosas circulares 114 delimitadas dentro de un segundo cuadrante de la superficie 116 del sensor magnetico 4, estando la trayectoria sinuosa mas exterior (118) conectada al segundo terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa mas interior (120) conectada al primer terminal de tension (32),40- un tercer brazo (122) hecho de un tercer conjunto del mismo numero de anillos m de trayectorias sinuosas circulares 124 delimitadas dentro de un tercer cuadrante de la superficie (126) del sensor magnetico (4), estando la trayectoria sinuosa mas exterior (128) conectada al segundo terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa mas interior (130) conectada al segundo terminal de tension (34),45- un cuarto brazo (132) hecho de un cuarto conjunto del mismo numero de anillos m de trayectorias sinuosas circulares (134) delimitadas dentro de un cuarto cuadrante de la superficie (136) del sensor magnetico (4), estando la trayectoria sinuosa mas exterior (138) conectada al primer terminal de corriente (30) y la trayectoria sinuosa mas interior (140) conectada al segundo terminal de tension (34);50- la pista magnetica (24) es una estructura bicapa que incluye una pelfcula ferromagnetica y una pelfcula antiferromagnetica, o una estructura de valvula de espm, o una estructura tricapa que incluye una pelfcula ferromagnetica, un metal y una pelfcula antiferromagnetica;55 caracterizado porque- el sistema de micromagnetometna comprende medios (20) para crear un campo de excitacion magnetica Hac que hace producir a cada partfcula magnetica un campo magnetico de dispersion, siendo este campo de excitacion magnetica Hac oscilante a lo largo del tiempo a una frecuencia constante w de 10 a 3 KHz; y- las parffculas magneticas (12) a ser detectadas son inmoviles y se colocan cerca o en contacto con la superficie activa (14) de la pista magnetica (24); y5 - la corriente I inyectada por la primera fuente de corriente o tension (6) que pasa a traves 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) esta configurada o bien para10proporcionar una primera curva de calibracion de una respuesta magnetica termica del fondo del primer sensor magnetico (4) sin parffculas magneticas depositadas en el mismo, en un rango de temperatura predeterminado, bajo unas primeras condiciones ffsicas y ambientales predeterminadas conocidas, y segun un primer conjunto de condiciones de funcionamiento del sistema conocidas en terminos de la corriente inyectada por la primera fuente de 15 corriente o de tension (6) y del campo de excitacion magnetica Hac aplicada; a continuacion,a continuacion, despues de depositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas (12) en el primer sensor magnetico (4), determinar una segunda curva de evolucion frente a la temperatura de las mediciones de tension diferencial corregidas o no a partir de un conjunto de mediciones de tension diferencial emitidas desde el primer sensor 20 magnetico (4) y llevadas a cabo variando la temperatura en el mismo intervalo de temperatura predeterminado, segun las mismas primeras condiciones ffsicas y ambientales predeterminadas conocidas y segun el mismo primer conjunto de condiciones de funcionamiento del sistema conocidas, a continuacion,determinar una tercera curva como la diferencia la segunda curva y la primera curva en el mismo intervalo de 25 temperatura;ydetectar la presencia de al menos una parffcula magnetica cuando el valor absoluto de todas las diferencias de tension 30 de la tercera curva se mantiene estable por encima de un umbral de deteccion predeterminado o, cuando la tercera curva presenta un intervalo de temperatura en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT; o,35 despues de depositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas (12) en el primer sensor magnetico (4), las parffculas magneticas que son nanoparffculas moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad ffsica de la conmutacion que funciona como una orden de conmutacion, al variar la magnitud de la propiedad ffsica en un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica bajo unas condiciones ffsicas conocidas predeterminadas y bajo unas condiciones de funcionamiento del sistema conocidas, para determinar 40 una primera curva de la evolucion de las mediciones de tension diferencia corregidas o no a partir de la evolucion de las mediciones de tension diferencial llevadas a cabo con el primer sensor magnetico (4) frente a la magnitud de la propiedad ffsica; a continuacion,para determinar en el intervalo predeterminado de la magnitud de la propiedad ffsica de una segunda curva como una 45 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 ffsica, donde el intervalo inferior tiene el ffmite superior menor que el umbral de conmutacion predeterminado; a continuacion,para determinar una tercera curva como la diferencia frente a la magnitud de la propiedad ffsica de la conmutacion 50 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 ffsica; ypara detectar la presencia de parffculas magneticas cuando la tercera curva presenta un intervalo de la propiedad ffsica de la conmutacion en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion 55 predeterminado, donde el umbral de deteccion predeterminado se corresponde con un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT.
- 2. Un sistema de micromagnetometffa de acuerdo con la reivindicacion 1 que comprende un primer sensorde temperatura ambiente (4) para medir una temperatura ambiente y/o un segundo sensor de ambiente para mediruna propiedad ffsica diferente de la temperatura ambiente colocado cerca de la superficie activa (14) del primer sensor activo (4), donde la conmutacion de la magnetizacion de las parffculas magneticas actua cuando la temperatura o la propiedad ffsica diferente de la temperatura esta por encima o por debajo de un umbral de conmutacion predeterminado.5
- 3. Sistema de micromagnetometna de acuerdo con la reivindicacion 2 que comprende un medio (18) para controlar y/o regular la temperatura ambiente y/o las propiedades ffsicas del ambiente diferentes de la temperatura.
- 4. Sistema de micromagnetometna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde10el medio (20) para crear un campo de excitacion magnetica Hac comprende una segunda fuente de corriente (52) que suministra una corriente CA y al menos una bobina (54) conectada a la segunda fuente de corriente CA (52), donde al menos la bobina (54) esta colocada en relacion con el primer sensor magnetico (4) de manera que el campo de excitacion magnetica Hac tiene un principal componente colineal con el primer eje (40).15
- 5. Sistema de micromagnetometna de acuerdo con la reivindicacion 4 que comprende un medio (21) para crear de un campo de polarizacion del sensor magnetico Hdc para desplazar el punto de funcionamiento del primer sensor magnetico (4) a una region con mas sensibilidad, siendo el campo de polarizacion del sensor magnetico Hdc constante a lo largo del tiempo, y siendo colineal con el campo de excitacion magnetica Hac creado por el medio (20)20 para crear un campo de excitacion magnetica Hac.
- 6. Sistema de micromagnetometna de acuerdo con la reivindicacion 5 donde el angulo a formado entre el primer eje que pasa por el primero y segundo terminales de corriente (28, 30) y el eje del campo de polarizacion del sensor magnetico Hdc se selecciona en el rango [0 grados, 90 grados] de modo que la sensibilidad del sensor25 magnetico es maxima, y preferiblemente esta comprendida dentro del intervalo [15 grados, 25 grados].
- 7. Sistema de micromagnetometna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 donde el medio (20) para crear un campo de excitacion magnetica Hac es la fuente de corriente o de tension (326) conectada entre el primero y segundo terminales de corriente (28, 30), siendo la fuente de corriente o de tension configurada para generar30 una corriente alterna (CA) que oscila a lo largo del tiempo a una frecuencia constante w que va de 10 Hz a 3 KHz, preferiblemente de 50 Hz a 150 Hz.
- 8. Sistema de micromagnetometna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que comprende ademas un segundo sensor multianillo magnetico Iffbrido AMR/PHR (404) que tiene la misma estructura que el primer35 sensor multianillo magnetico Iffbrido AMR/PHR (4),el primero y segundo sensores magneticos Iffbridos AMR/PHR (4, 404) se colocan cerca uno del otro en el mismo sustrato bajo las mismas condiciones ffsicas conocidas para medir el mismo campo magnetico cuando no hay parffculas magneticas depositadas sobre los sensores (4, 414),40el segundo sensor multianillo magnetico Iffbrido AMR/PHR (404) tiene un primer terminal de corriente (428) y un segundo terminal de corriente (430) que forman un par de terminales de corriente conectados en paralelo y que comparten la misma primera fuente de corriente (326) del primer sensor multianillo magnetico Iffbrido AMR/PHR (4);45 y dondeel sistema de micromagnetometna esta configuradopara diferenciar un primer conjunto de mediciones de la tension diferencial realizadas por el primer sensor (4) 50 correspondiente a una primera configuracion donde, las parffculas magneticas a detectar si estan contenidas en la solucion vertida, se depositan en el primer sensor magnetico (4) y se colocan bajo un conjunto conocido de condiciones ambientales y parametros del funcionamiento del sistema, y un segundo conjunto de mediciones de tension diferencial de referencia emitidas por el segundo sensor (404) correspondiente a una segunda configuracion donde no hay parffculas magneticas depositadas en el mismo, bajo el mismo conjunto conocido de condiciones ffsicas y ambientales 55 y parametros de funcionamiento del sistema y para proporcionar una curva diferencial correspondiente; y, a continuacion,para detectar a partir de la curva diferencial una variacion brusca correspondiente al menos a un cambio de campo de magnetizacion mmimo de 10nT.
- 9. Sistema de micromagnetometna para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de partfculasmagneticas hasta una partfcula magnetica individual o un objeto magnetico individual a escala microscopica o nanoscopica que comprende:- un primer sensor magnetico hforido AMR/PHR (4) y un segundo sensor multianillo magnetico hforido AMR/PHR (404),un primer sensor multianillo magnetico hforido AMR/PHR (4) que tiene una superficie activa (14) que incluye una pista 10 magnetica (14) depositada sobre un sustrato (426), un primer terminal de corriente (28) y un segundo terminal de corriente (30) que forman un par de terminales de corriente que estan enfrente uno de otro en contacto con la pista magnetica (24) hecha de un material magnetico, un primer terminal de tension (32) y un segundo terminal de tension (34) que forman un par de terminales de tension que estan enfrente uno de otro en contacto con la primera pista magnetica (24) y de la que se detecta una salida de tension diferencial, un primer eje (40) que pasa por el primero y 15 segundo terminales de corriente (28, 30) en paralelo a la direccion del campo de polarizacion por intercambio del material de la pista y perpendicular a un segundo eje (42) que pasa a traves del primero y segundo terminales de tension;caracterizado porque20el sistema de micromagnetometna comprende un segundo sensor magnetico hforido AMR/PHR (404) colocado cerca del segundo sensor magnetico hforido AMR/PHR (404) sobre el mismo sustrato(426) bajo las mismas condiciones ffsicas conocidas para medir el mismo campo magnetico cuando no hay partfculas magneticas depositadas sobre los sensores (4,414), siendo que este segundo sensor magnetico hforido AMR/PHR (404) tiene una segunda superficie 25 activa que incluye una segunda pista magnetica depositada sobre el mismo sustrato (426), un primer terminal de corriente (428) y un segundo terminal de corriente (430) que forman un par de terminales de corriente que estan enfrente uno de otro en contacto con la segunda pista magnetica hecha de un material magnetico, un primer terminal de tension (432) y un segundo terminal de tension (434) que forman un par de terminales de tension que estan enfrente uno de otro en contacto con la segunda pista magnetica y de la que se detecta una tension diferencial de salida, un 30 primer eje (440) que pasa por el primero y segundo terminales de corriente (428, 430) en paralelo a la direccion del campo de polarizacion por intercambio del material de la pista y perpendicular a un segundo eje (442) que pasa a traves del primero y segundo terminales de tension,la primera y segunda pistas magneticas que tienen una misma forma entre una forma de cruz, un anillo individual en 35 forma de circuito cerrado y un multianillo en forma de circuito cerrado, y que tienen una misma estructura de capas,la estructura de capas de la primera y segunda pistas magneticas es una estructura bicapa que incluye una pelfcula ferromagnetica y una pelfcula antiferromagnetica, o una estructura de valvula de espm, o una estructura tricapa que incluye una pelfcula ferromagnetica, un metal y una pelfcula antiferromagnetica;40y porque el sistema de micromagnetometna comprende:- una misma primera fuente de corriente o tension (6) que esta conectada y suministra en paralelo una corriente I al primer sensor magnetico hforido AMR/PHR (4) y al segundo sensor multianillo magnetico hfbrido AMR/PHR (404),45- un primer dispositivo de medicion de la tension (8) conectado en su entrada al primero y segundo terminales de tension (32, 34, 432, 434) del primer sensor magnetico hforido AMR/PHR (4) y al segundo sensor magnetico hfbrido AMR/PHR (404), y configurado para determinar la tension diferencial entre una tension diferencial amplificada detectada en los terminales de tension (32, 34) del primer sensor magnetico (4) y una tension diferencial amplificada50 detectada en los terminales de tension (432, 434) del segundo sensor magnetico (404);- un conjunto de al menos una partfcula magnetica (12) depositada en la superficie activa (14) del primer sensor magnetico (4);55 - una unidad de proceso (22) para detectar, a partir de un conjunto de diferentes tensiones diferenciales medidas emitidas por el primer dispositivo de medicion de la tension (8), un cambio de flujo magnetico representativo de la presencia de al menos una partfcula magnetica (12) depositada en el primer sensor magnetico (4);- medio (20) para crear un campo de excitacion magnetica Hac que hace producir a cada partfcula magnetica un campomagnetico de dispersion, siendo este campo de excitacion magnetica Hac oscilante a lo largo del tiempo a una frecuencia constante w de 10 a 3 KHz; y porque- las parffculas magneticas (12) o el objeto magnetico a detectar son inmoviles y colocados cerca o en contacto con la 5 superficie activa (14) de la primera pista magnetica (24); y- la corriente I inyectada por la primera fuente de corriente o tension (6) que pasa a traves 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.10 10. Sistema de micromagnetometna de acuerdo con la reivindicacion 9, dondeno hay parffculas magneticas u objeto magnetico depositados a escala microscopica o nanoscopica en el segundo sensor (404), y la unidad de proceso (22) esta configurada para15 despues de depositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas (12) o un objeto magnetico sobre el primer sensor magnetico (4), o bienbajo unas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas,20 detectar la presencia de parffculas magneticas o un objeto magnetico cuando una segunda diferencia como la diferencia entre una primera diferencia y una diferencia de referencia tiene una amplitud mayor que un umbral de deteccion predeterminado, siendo la diferencia de referencia la diferencia entre una primera medicion de la tension realizada por el primer sensor (4) que no tiene parffculas magneticas en el mismo y una segunda medicion de la tension realizada por el segundo sensor (404) que no tiene parffculas magneticas en el mismo, bajo las mismas 25 condiciones ffsicas predeterminadas conocidas,siendo la primera diferencia determinada por el primer dispositivo de medicion de la tension (8) como la diferencia entre una primera medicion de la tension realizada con el primer sensor (4) que no tiene parffculas magneticas en el mismo y una segunda medicion de la tension realizada con el segundo sensor (404) que no tiene parffculas magneticas 30 en el mismo,y el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10nT, o35 cuando las parffculas magneticas son nanoparffculas moleculares o un objeto magnetico conmutable al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad ffsica de la conmutacion que funciona como una orden de conmutacion, bajo unas condiciones ffsicas conocidas predeterminadas, al variar la magnitud de la propiedad ffsica en un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica,40 determinar una curva como la evolucion frente a la magnitud de la propiedad ffsica de la diferencia entre un primer conjunto de mediciones de tension diferencial y un segundo conjunto de mediciones de tension, siendo un primer conjunto de mediciones de tension realizadas por el primer sensor (4) que tiene parffculas magneticas en el mismo y un segundo conjunto de mediciones de tension realizadas por el segundo sensor (404) que no tiene parffculas magneticas en el mismo y, a continuacion 45detectar la presencia de parffculas magneticas u objeto magnetico cuando la curva presenta un intervalo de la propiedad ffsica de la conmutacion en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT.50
- 11. Sistema de micromagnetometna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde lasparffculas magneticas estan comprendidas en la familia de:- Cualesquiera nanoparffculas moleculares conmutables en forma de AhBk[M(CN)6]I.mH2O, donde A puede ser Co, 55 Ni, Fe, etc, B y M pueden ser diversos metales de transicion (Fell, FeIII, MnII, MnIII, fml aCoII, CoIII, ...) y C es uncation de metal alcalino;- Cualesquiera parffculas paramagneticas: Fe2O3, Fe3O4, Fe@Fe3O4, CoFe@Fe3O4, Ni, ... ;- Cualesquiera parffculas ferromagneticas: Fe, CoFe, Ni;- Cualesquiera parffculas con estructura multicapa de Ti/Fe, Cr, NiO, Co3O4, a-Fe2O3, CuO, MnO, nanoparffculas de Cr2O3;5- Cualquiera microesfera magnetica hecha de Fe3O4 con la matriz de poffmero en forma de esfera y de cualquier tamano desde 50 nm a 10 micras.
- 12. Procedimiento de deteccion por micromagnetometna para detectar la presencia de cantidades muy 10 pequenas de parffculas magneticas realizado por un sistema de micromagnetometna como se define en cualesquierade las reivindicaciones 1 a 11, que comprende los pasos siguientes de, en primer lugar, calibrar en temperatura bajo unas primeras condiciones ffsicas predeterminadas conocidas el primer sensor magnetico cuando el sistema comprende un primer sensor magnetico, individual o el conjunto del primero y segundo sensores magneticos cuando el sistema de magnetometna comprende un primer sensor magnetico y un segundo sensor magnetico, proporcionando 15 una primera curva de calibracion del ruido termico de fondo; a continuaciondepositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas sobre el primer sensor magnetico;a continuacion,20bajo las mismas primeras condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, variando la temperatura en un intervalo de temperatura predeterminado,cuando el sistema de magnetometna comprende un primer sensor magnetico individual, emitir una segunda curva 25 como la evolucion de las mediciones de tension diferencial realizadas por el primer sensor frente a la temperatura, ocuando el sistema de magnetometna comprende un primer sensor magnetico y un segundo sensor magnetico, emitir un primer conjunto de mediciones de tension diferencial realizadas por el primer sensor que tiene parffculas magneticas en el mismo y un segundo conjunto de mediciones de tension diferencial realizadas por el segundo sensor 30 que no tiene parffculas magneticas en el mismo, y determinar una segunda curva como la evolucion frente a la temperatura de la diferencia entre el primer conjunto de mediciones de tension diferencial y el segundo conjunto de mediciones tension diferencial;determinar una tercera curva como la diferencia frente a la temperatura entre las tensiones diferenciales de la segunda 35 curva y las tensiones diferenciales de la tercera curva dentro del mismo intervalo de temperatura; ydetectar la presencia de al menos una parffcula magnetica cuando el valor absoluto de todas las diferencias de tension de la tercera curva se mantiene por encima de un umbral de deteccion predeterminado o, cuando la tercera curva presenta un intervalo de temperatura en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral 40 de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT.
- 13. Procedimiento de deteccion por micromagnetometna para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de parffculas magneticas realizado por un sistema de micromagnetometna, como se define en cualesquiera45 de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende los pasos siguientes de depositar una cantidad desconocida de parffculas magneticas sobre el primer sensor magnetico, siendo las parffculas magneticas nanoparffculas moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad ffsica de la conmutacion que funciona como una orden de conmutacion, a continuacion50 en un paso siguiente (504), bajo unas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas, variando la magnitud de la propiedad ffsica durante un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica,cuando el sistema de magnetometna comprende un primer sensor magnetico individual, emitir una primera curva como la evolucion de las mediciones de tension diferencial realizadas por el primer sensor frente a la magnitud de la 55 propiedad ffsica, o cuando el sistema de magnetometna comprende un primer sensor magnetico y un segundo sensor magnetico, emitir un primer conjunto de mediciones de tension diferencial realizadas por el primer sensor que tiene parffculas magneticas en el mismo y un segundo conjunto de mediciones de tension diferencial realizadas por el segundo sensor que no tiene parffculas magneticas en el mismo, y determinar una segunda curva como la evolucion frente a la propiedad ffsica de la diferencia entre el primer conjunto de mediciones de tension diferencial y el segundoconjunto de mediciones de tension diferencial; a continuaciondeterminar (506) en el intervalo predeterminado de la propiedad ffsica una segunda curva como una curva de ajuste a partir de una parte inferior de la primera curva, siendo esta parte inferior de la primera curva correspondiente a un 5 intervalo inferior incluido dentro del intervalo predeterminado de la propiedad ffsica, que tiene el lfmite superior menor que el umbral de conmutacion predeterminado;determinar (508) una tercera curva como la diferencia frente a la magnitud de la propiedad ffsica de la conmutacion entre las tensiones diferenciales de la primera curva y las tensiones diferenciales de la segunda curva dentro del 10 mismo intervalo de magnitud de la propiedad ffsica; ydetectar (510) la presencia de parffculas magneticas cuando la tercera curva presenta un intervalo de la propiedad ffsica de la conmutacion en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el 15 campo de magnetizacion de 10 nT.
- 14. Procedimiento de deteccion por micromagnetometffa de acuerdo con la reivindicacion 13, donde la propiedad ffsica de conmutacion es la temperatura, la presion, la irradiacion optica, el campo electrico, el campo magnetico, las moleculas qmmicas invitadas.20
- 15. Procedimiento de deteccion por micromagnetometffa para detectar la presencia de cantidades muy pequenas de parffculas magneticas hasta una parffcula magnetica individual o un objeto magnetico individual a escala microscopica o nanoscopica realizado por un sistema de micromagnetometffa, como se define en las reivindicaciones 9 o 10, que comprende los pasos siguientes de25depositar (502) una cantidad desconocida de parffculas magneticas o un objeto magnetico individual sobre el primer sensor magnetico (4), a continuaciono bien 30bajo unas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas,emitir una primera medicion de la tension realizada por el primer sensor (4) que tiene parffculas magneticas en el mismo y una segunda medicion de la tension realizada por el segundo sensor (404) que no tiene parffculas magneticas 35 en el mismo, y determinar una primera diferencia entre la primera medicion de la tension y la segunda medicion de la tension; a continuacion detectar la presencia de parffculas magneticas o un objeto magnetico cuando una segunda diferencia como la diferencia entre una primera diferencia y una diferencia de referencia tiene una amplitud mayor que un umbral de deteccion predeterminado,40 siendo la diferencia de referencia la diferencia entre una primera medicion de la tension realizada con el primer sensor (4) que no tiene parffculas magneticas en el mismo y una segunda medicion de la tension realizada con el segundo sensor (404) que no tiene parffculas magneticas en el mismo bajo las mismas condiciones ffsicas predeterminadas conocidas,45 y el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10nT, ocuando las parffculas magneticas son nanoparffculas moleculares o un objeto conmutable individual al sobrepasar un umbral de conmutacion predeterminado en terminos de una propiedad ffsica de la conmutacion que funciona como 50 una orden de conmutacion, bajo unas condiciones ffsicas conocidas predeterminadas, variando la magnitud de la propiedad ffsica en un intervalo predeterminado de la propiedad ffsica, a continuacionemitir un primer conjunto de mediciones de tension realizadas por el primer sensor (4) que tiene parffculas magneticas en el mismo y un segundo conjunto de mediciones de tension realizadas por el segundo sensor (404) que no tiene 55 parffculas magneticas en el mismo, y determinar una curva como la evolucion frente a la magnitud de la propiedad ffsica de la diferencia entre un primer conjunto de mediciones de tension diferencial y un segundo conjunto de mediciones de tension; a continuaciondetectar la presencia de parffculas magneticas o un objeto magnetico cuando la curva presenta un intervalo de lapropiedad ffsica de la conmutacion en el que se produce una transicion que tiene una amplitud mayor que el umbral de deteccion predeterminado, siendo el umbral de deteccion predeterminado correspondiente a un cambio mmimo detectable en el campo de magnetizacion de 10 nT.5 16. Sistema de medicion de la humedad o de deteccion de gas que comprende un sistema demicromagnetometna, como se define en cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 11, donde las partfculas son nanopartfculas moleculares conmutables al sobrepasar un umbral de conmutacion por temperatura predeterminado, siendo el umbral de conmutacion por temperatura predeterminado dependiente del grado de humedad del ambiente, o de la concentracion en el ambiente de cualquier vapor de moleculas externas,10y dondela unidad de proceso esta configurada para determinar el grado de humedad o la concentracion en el ambiente del vapor de moleculas externas a partir de mediciones del cambio de campo magnetico de las partfculas magneticas que 15 son sensibles al grado de humedad o la concentracion en el ambiente del vapor de moleculas externas, y a partir de una curva grafica previamente determinada entre un grado de humedad calibrado o una concentracion en el ambiente del vapor de moleculas externas calibrada, medido con otro procedimiento y un parametro correspondiente tal como un umbral de temperatura, una temperatura de transicion, o una anchura de un bucle de histeresis determinado a traves de un cambio en la propiedad magnetica de las partfculas magneticas detectadas por el procedimiento de 20 micromagnetometna de cualesquiera de las reivindicaciones 12 a 14.
- 17. Sistema de medicion de la humedad o la deteccion de gas de acuerdo con la reivindicacion 16, dondeel vapor de moleculas externas que se puede detectar se encuentra entre las moleculas externas de la familia que consiste en N2, He, I2, CO2, etanol, metanol, 2-propanol, acetona, D2O, CS2, CO, yodo (I), bromo (Br), cloro (Cl), 25 benceno, tolueno, clorobenceno, bromobenceno, yodobenceno, diclorobenceno, triclorobenceno, pirazina, piridina, pirrol, tiofeno, furano, THF.
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| EP3252461B1 (en) * | 2016-06-02 | 2021-05-26 | Universite De Montpellier | A magnetic measurement system based on an ultrasensitive planar hall magnetoresistive biosensor (phr) and a method for measuring low specific bioparticles concentrations and quantifying bio-particles interactions |
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| US10901051B2 (en) | 2017-08-15 | 2021-01-26 | Uchicago Argonne, Llc | Ferromagnetic particles as ultra-sensitive non-linear response labels for magnetic particles imaging (MPI) and sensing applications |
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| CN109283119B (zh) * | 2018-10-16 | 2024-03-08 | 北京信息科技大学 | 一种油液磨粒在线监测电感传感器试验台 |
| CN109884563B (zh) * | 2019-02-26 | 2021-04-30 | 电子科技大学 | 一种磁性金属薄膜易磁化方向的测试方法 |
| TWI693418B (zh) * | 2019-03-22 | 2020-05-11 | 宇能電科技股份有限公司 | 校正磁場產生裝置及其具有自我校正磁場能力的磁場感測器與校正方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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