05 janvier 2017
Cartographie de champ magnétique par des systèmes micromécaniques
Contact : Bernard Dieny

Fig 1: (a) Prototype du dispositif de cartographie de champ incluant quatre réseaux de cantilever. (b) Aimant permanent qui a servi au test du dispositif. (c) Les lignes de champ de l’aimant ont un effet sur la surface du dipositif qui dévie la lumière. Cet effet, visible à l'oeil nu, nous donne l'impression de voir l'aimant en transparence bien que la surface du dispositif soit parfaitement opaque. (d) Plan rapproché d'une région affectée par les lignes de champ de l'aimant permanent.

Les techniques de cartographie de champs magnétiques font l’objet d’un développement continu car elles sont nécessaires à la mesure des composantes spatiales de champs magnétiques locaux, que ce soit en industrie ou en recherche fondamentale. Les performances d’un capteur sont définies par plusieurs critères comme par exemple sa résolution spatiale, sa sensibilité, le caractère linéaire de sa réponse, la proximité minimale à l’échantillon, sa capacité à filtrer les bruits extérieurs ainsi que sa capacité à effectuer des mesures sans perturber l’échantillon.

Les techniques qui existent à ce jour combinent souvent plusieurs des caractéristiques désirables imposées par ces critères, et il se trouve qu’une certaine complémentarité existe entre ces techniques. Une des méthodes les plus connues consiste à déposer des couches minces à nanoparticules magnétiques sur la surface de l'échantillon à analyser et la structure de la couche mince se réorganisera en fonction de l'intensité et la direction locale du champ rayonné par l'échantillon. Cette méthode n'est cependant pas quantitative et le dépôt d'une couche mince altère souvent l'échantillon. Les méthodes à balayage sont plus précises mais le balayage de l'échantillon est en général un processus relativement long. Bien qu'elles soient relativement sensibles, les méthodes à balayage ont chacun leurs propres défauts. Par exemple la microscopie SQUID (Superconducting QUantum Interference Device) nécessite de très basses températures et les microscopies magnétorésistives utilisent des courants dc qui sont susceptibles de chauffer l'échantillon et d'introduire des champs magnétiques parasites.

Notre article publié récemment dans Scientific Reports [1] présente le prototype d'un nouveau  dispositif de cartographie de champ magnétique. La surface du dispositif est constituée de réseaux de cantilevers qui réfléchissent la lumière visible et qui sont faits d'un matériau suffisamment souple pour pouvoir se courber sous l'action d'un champ magnétique extérieur. Le principe de fonctionnement de ce dispositif repose sur les réponses optiques et mécaniques des éléments de sa surface (voir Fig 1). L'article montre également qu'il est possible d'extraire quantitativement la norme d'un champ magnétique uniforme par une méthode de diffraction d'une lumière cohérente. La sensibilité et la résolution spatiale de cette technique peuvent être adaptées en modifiant les dimensions spatiales des cantilevers et/ou la densité de cantilevers dans le réseau. Cette méthode a l'avantage d'être une méthode passive (utilisable sans aucun générateur), quantitative et qui répond en temps réel.

Le développement des processus de fabrication s’est fait en utilisant les équipements de la PTA (Plate-forme Technologique Amont).

[1] A. Truong G. Ortiz, M. Morcrette, T. Dietsch, P. Sabon, I. Joumard, A. Marty, H. Joisten, B. Dieny, Scientific Reports 6, 31634 (2016).

 

Maj : 05/01/2017 (1218)

 

Retour en haut