論文の概要: Analysis of a Casimir-driven Parametric Amplifier with Resilience to Casimir Pull-in for MEMS Single-Point Magnetic Gradiometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.12477v1
• Date: Wed, 23 Jun 2021 15:52:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-25 18:31:30.539506
• Title: Analysis of a Casimir-driven Parametric Amplifier with Resilience to Casimir Pull-in for MEMS Single-Point Magnetic Gradiometry
• Title（参考訳）: MEMS単点磁気格子計用カシミールプルイン抵抗形パラメトリック増幅器の解析
• Authors: Josh Javor, Zhancheng Yao, Matthias Imboden, David K. Campbell and David J. Bishop
• Abstract要約: 我々は、時間遅延に基づくパラメトリック増幅技術を開発し、安定した状態とプルインを避けるために、カシミール駆動のメトロジープラットフォームを設計し、シミュレーションする。 この設計を、心臓や脳のイオン電流から発生するものと同様、弱い低周波勾配、磁場の検出に適用する。 カシミール駆動パラメトリック増幅器を用いて,MEMS単点勾配計の最適分解能が1万倍向上し,最大感度は1Hzで6Hz/(pT/cm)であった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Casimir Force, a quantum mechanical effect, has been observed in several microelectromechanical systems (MEMS) platforms. Due to its extreme sensitivity to the separation of two objects, the Casimir Force has been proposed as an excellent avenue for quantum metrology. Practical application, however, is challenging due to attractive forces leading to stiction and failure of the device, called Casimir pull-in. In this work, we design and simulate a Casimir-driven metrology platform, where a time-delay based parametric amplification technique is developed to achieve a steady state and avoid pull-in. We apply the design to the detection of weak, low frequency, gradient magnetic fields, similar to those emanating from ionic currents in the heart and brain. Simulation parameters are selected from recent experimental platforms developed for Casimir metrology and magnetic gradiometry, both on MEMS platforms. While MEMS offer many advantages to such an application, the detected signal must typically be at the resonant frequency of the device, with diminished sensitivity in the low frequency regime of biomagnetic fields. Using a Casimir-drive parametric amplifier, we report a 10,000 fold improvement in the best-case resolution of MEMS single-point gradiometers, with a maximum sensitivity of 6 Hz/(pT/cm) at 1 Hz. The development of the proposed design has the potential to revolutionize metrology, and specifically may enable unshielded monitoring of biomagnetic fields in ambient conditions.
• Abstract（参考訳）: 量子力学的効果であるカシミール力は、いくつかのマイクロエレクトロメカニカル・システム(MEMS)プラットフォームで観測されている。 2つの物体の分離に対する極度な感度のため、カシミール力は量子力学の優れた道として提案されている。 しかし、実用的応用はカシミールプルイン(casimir pull-in)と呼ばれる装置の消耗や故障に繋がる魅力的な力によって困難である。 本研究では,時間遅延に基づくパラメトリック増幅手法を開発し,定常状態を実現し,プルインを回避するカシミール駆動型メトロロジープラットフォームの設計とシミュレーションを行う。 この設計は、心臓と脳のイオン電流から発生するものと類似した弱い、低周波、勾配磁場の検出に応用する。 シミュレーションパラメータは、MEMSプラットフォーム上でカシミール気象学および磁気グラディオメトリーのために開発された最近の実験プラットフォームから選択される。 MEMSはそのような用途に多くの利点を提供するが、検出された信号は通常、生体磁場の低周波状態において感度を低下させるため、デバイスの共振周波数でなければならない。 カシミール駆動パラメトリック増幅器を用いて,MEMS単点勾配計の最適分解能が1万倍向上し,最大感度は1Hzで6Hz/(pT/cm)であった。 提案した設計は、気象学に革命をもたらす可能性があり、特に環境条件下での生体磁場の非シールドモニタリングを可能にする可能性がある。

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