Microbobina
Una microbobina es un conductor eléctrico diminuto , como un cable en forma de espiral o hélice, que podría ser un solenoide o una estructura plana. Un campo en el que se encuentran es la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), donde identifica bobinas de radiofrecuencia ( RF ) de menos de 1 mm. [3]
Las microbobinas también han encontrado utilidad en los sistemas de telemetría, donde se utilizan microbobinas planas para suministrar energía a implantes miniaturizados. [4]
Los límites de detección de Micro-MRI o MRM se pueden ampliar más aprovechando las técnicas de fabricación de microsistemas. En general, la bobina del receptor de RF debe ajustarse estrechamente a la muestra para garantizar una buena sensibilidad de detección. Una sonda de RMN correctamente diseñada maximizará tanto el factor de observación, que es la relación entre el volumen de la muestra que está siendo observado por la bobina de RF y el volumen total de la muestra requerido para el análisis, como el factor de llenado, la relación del volumen de la muestra que es observado por el Bobina de RF al volumen de la bobina. [5]
En el campo de las ciencias cuánticas , las microbobinas desempeñan un papel cada vez más importante para el control de espín rápido en dispositivos a nanoescala como registros de espín de varios qubit y memorias cuánticas o para la activación de espines nucleares individuales, por ejemplo, alrededor de un centro de nitrógeno vacante . [8] A diferencia de la RMN tradicional, las microbobinas se utilizan aquí únicamente como actuador. La señal de espín nuclear se detecta mediante la lectura óptica de un solo espín de electrón.
Es la geometría clásica para crear un campo magnético con una corriente eléctrica. Incluso para un número limitado de devanados, esta geometría proporciona un campo B 1 razonablemente homogéneo y es posible un buen factor de llenado enrollando la bobina directamente sobre un soporte que contiene la muestra. La miniaturización a una escala de varios cientos de micrómetros (µm) no es muy difícil, aunque el diámetro del alambre (típicamente de 20 a 50 µm) se vuelve muy pequeño y una bobina independiente es un objeto muy delicado. [9] Es posible una reducción a menos de 100 µm de diámetro, pero el mecanizado y manejo de tales bobinas será bastante tedioso. Por esta razón, deben aplicarse otras tecnologías de fabricación de microsistemas como el micromecanizado a granel, LIGA y el moldeo por microinyección. [6]Para bobinas de solenoide, agregar más vueltas a la bobina mejorará la relación B 1 / i y, por lo tanto, tanto la inductancia como la respuesta de la señal. Al mismo tiempo, la resistencia de la bobina aumentará linealmente, por lo que la mejora en la sensibilidad será proporcional a la raíz cuadrada del número de vueltas (n). Al mismo tiempo, tendremos un calentamiento óhmico mayor en el centro de la bobina y un mayor peligro de formación de arco, por lo que el óptimo generalmente se encuentra solo para un número limitado de vueltas. Además del rendimiento de RF, las distorsiones del campo estático debido a los efectos de susceptibilidad son un factor importante en el diseño de los cabezales de sonda de microbobina.
Es la geometría más utilizada, basada en un diseño en espiral con el devanado central en contacto con el exterior mediante una conexión a otra capa que está aislada eléctricamente con una fina capa de óxido. En esta configuración, el eje de la bobina de RF estará orientado perpendicularmente al campo estático externo B 0 .
