Micromagnetometry detection system and method for detecting magnetic signatures of magnetic materialsA micromagnetometry system for detecting the presence of very small quantities of magnetic particles comprises a first magnetic hybrid AMR/PHR multiring sensor using a Wheastone bridge electrical configuration, a first current source, a first voltage measurement device, a set of at least one magnetic particles deposited on the first magnetic sensor and a processing unit for detecting from a set of different measured differential voltages a magnetic flux shift representative of the presence of a least one deposited magnetic particle.The micromagnetometry system comprises means for creating a magnetic excitation field HAC to make produce by each motionless magnetic particle a stray magnetic field oscillating along the time at a constant frequency ω ranging from 10 Hz to 3 KHz.Micromagnetometry system for detecting the presence of very small quantities of magnetic particles down to a single magnetic particle or a single magnetic object in nano or micro scale comprising a: a first magnetic hybrid Anisotropic Magneto-Resistive (AMR)/Planar Hall Resistive (PHR) multi-ring sensor having an active surface including a magnetic track of a closed loop shape deposited on a substrate, a first current terminal and a second current terminal forming a pair of current terminals which face each other contacting with the closed loop magnetic track made of a magnetic material, a first voltage terminal and a second voltage terminal forming a pair of voltage terminals which face each other contacting with the closed loop magnetic track and from which an output differential voltage Vb is detected, a first axis passing through the first and second current terminals being parallel to the exchange bias field direction of the track material and perpendicular to a second axis passing through the first and second voltage terminals;a first current or voltage source connected between the first and second current terminals for injecting a current I therethrough;a first voltage measurement device connected between the first and second voltage terminals for measuring the differential voltage Vb between the pair of voltage terminals;a set of at least one magnetic particles deposited on the active surface of the first magnetic sensor;a processing unit for detecting from a set of different measured differential voltages a magnetic flux shift representative of the presence of a least one deposited magnetic particle;the magnetic track of the first AMR/PHR multiring magnetic sensor having:a first arm made of a first set of a predetermined ring number m lower than 18 of circular meander paths delimited within a first quarter surface of the first magnetic sensor, the outermost meander path being connected to the first current terminal and the innermost meander path being connected to the first voltage terminal,a second arm made of a second set of the same predetermined number m of circular meander paths delimited within a second quarter surface of the first magnetic sensor, the outermost meander path being connected to the second current terminal and the innermost meander path being connected to the first voltage terminal,a third arm made of a third set of the same ring number m of circular meander paths delimited within a third quarter surface of the first magnetic sensor, the outermost meander path being connected to the second current terminal and the innermost meander path being connected to the second voltage terminal,a fourth arm made of a fourth set of the same ring number m of circular meander paths delimited within a fourth quarter surface of the first magnetic sensor, the outermost meander path being connected to the first current terminal and the innermost meander path being connected to the second voltage terminal;the magnetic track is a bi-layered structure including a ferromagnetic film and an anti-ferromagnetic films, or a spin-valve structure, or a tri-layered structure including a ferromagnetic film, a metal and an anti-ferromagnetic film;wherein the micro-magnetometry system comprises a magnetic field generator configured to create a magnetic excitation field HAC to make each magnetic particle produce a stray magnetic field, the magnetic excitation field HAC oscillating along the time at a constant frequency ω ranging from 10 to 3 KHz; and the magnetic particles to be detected are motionless and placed close to or in contact with the active surface of the magnetic track (24); and the current I injected by the first current or voltage source passing through the current terminals is a direct current (DC), or an alternating current (AC), or a sum of a direct and an alternating current; and the processing unit is configured to eitherprovide with a first calibration curve of a background thermal magnetic response of the first magnetic sensor without any magnetic particles deposited thereon, over a predetermined temperature range, under first known predetermined environmental physical conditions, and under a first set of known system operating conditions in terms of the injected current by the first current or voltage source and of the magnetic excitation field HAC applied; thenafter deposit of an unknown amount of magnetic particles upon the first magnetic sensor, determining a second curve of the evolution versus temperature of differential voltage measurements corrected or not from a set of differential voltage measurements output from the first magnetic sensor and carried out by varying the temperature over the same predetermined range of temperature, under the same first known predetermined environmental physical conditions and under the same first set of known system operating conditions, thento determine a third curve as the difference the second curve and the first curve over the same range of tempe...
미세 자기 측정 검출 시스템 및 자성 재료들의 자기 시그너처를 검출하기 위한 방법극소량의 자성 입자의 존재를 감지하기 위한 마이크로 자기계측 시스템은 휘스톤 브리지 전기 구성을 사용하는 제1 자기 하이브리드 AMR/PHR 다중 링 센서, 제1 전류원, 제1 전압 측정 장치, 적어도 하나의 자성 입자 세트를 포함한다. 제 1 자기 센서 및 다른 측정된 차동 전압 세트로부터 적어도 하나의 증착된 자기 입자의 존재를 나타내는 자속 이동을 검출하기 위한 처리 유닛 상에 증착된다. 각각의 움직이지 않는 자기 입자에 의해 10Hz에서 3KHz 범위의 일정한 주파수 ω에서 시간을 따라 진동하는 표유 자기장이 생성된다.나노 또는 마이크로 스케일의 단일 자성 입자 또는 단일 자성 물체에 이르기까지 자성 입자들의 존재를 검출하기 위한 미세 자기 측정 시스템으로서, 기판 위에 침착된 폐루프형의 자기 트랙을 구비하는 활성면, 자성 재료로 만들어지는 상기 폐루프형 자기 트랙과 접촉하여 서로 마주하는 한 쌍의 전류 단자들을 형성하는 제 1 전류 단자 및 제 2 전류 단자, 상기 폐루프 자기 트랙과 접촉하여 서로 마주하고 출력 차동 전압이 검출되는 한 쌍의 전압 단자들을 형성하는 제 1 전압 단자 및 제 2 전압 단자, 상기 트랙 재료의 교환 바이어스 필드 방향과 평행하고 상기 제 1 및 제 2 전압 단자들을 통과하는 제 2 축선에 수직인, 상기 제 1 및 제 2 전류 단자들을 통과하는 제 1 축선을 가지는 제 1 자기 하이브리드 AMR/PHR 멀티-링 센서; 전류를 주입하기 위해 상기 제 1 및 제 2 전류 단자들 사이에 접속되는 제 1 전류 또는 전압 소스; 상기 한 쌍의 전압 단자들 간의 상기 차동 전압을 측정하기 위해 상기 제 1 및 제 2 전압 단자들 사이에 접속되는 제 1 전압 측정 장치; 상기 제 1 자기 센서의 상기 활성면 위에 침착되는 적어도 하나의 자성 입자들의 세트; 및적어도 하나의 침착된 자성 입자의 존재를 나타내는 자속 시프트를 상이한 측정된 차동 전압들의 세트로부터 검출하기 위한 처리 유닛;을 포함하고,상기 제 1 AMR/PHR 멀티-링 자기 센서의 상기 자기 트랙은,상기 제 1 자기 센서의 제 1 사분면 내에 정해지는 원형의 사행 경로들의 18보다 적은 미리 정해진 링 수의 제 1 세트로 만들어지는 제 1 아암는 상기 제 1 전류 단자에 접속되고 최내측 사행 경로는 상기 제 1 전압 단자에 접속됨);상기 제 1 자기 센서의 제 2 사분면 내에 정해지는 원형의 사행 경로들의 동일한 미리 정해진 수의 제 2 세트로 만들어지는 제 2 아암는 상기 제 2 전류 단자에 접속되고 최내측 사행 경로는 상기 제 1 전압 단자에 접속됨);상기 제 1 자기 센서의 제 3 사분면 내에 정해지는 원형의 사행 경로들의 동일한 링 수의 제 3 세트로 만들어지는 제 3 아암는 상기 제 2 전류 단자에 접속되고 최내측 사행 경로는 상기 제 2 전압 단자에 접속됨); 및상기 제 1 자기 센서의 제 4 사분면 내에 정해지는 원형의 사행 경로들의 동일한 링 수의 제 4 세트로 만들어지는 제 4 아암는 상기 제 1 전류 단자에 접속되고 최내측 사행 경로는 상기 제 2 전압 단자에 접속됨);을 포함하고,상기 자기 트랙은, 강자성 필름 및 반-강자성 필름들을 구비하는 2중층 구조, 또는 스핀-밸브 구조, 또는 강자성 필름, 금속 및 반-강자성 필름을 구비하는 3중층 구조인, 미세 자기 측정 시스템에 있어서, 상기 미세 자기 측정 시스템은 각각의 자성 입자에 의해 표류 자계를 생성시키기 위해 자기 여기장을 생성하기 위한 수단을 포함하고, 상기 자기 여기장은 10 내지 3 KHz 범위의 일정 주파수에서 시간에 따라 발진하고,검출될 상기 자성 입자들은 움직이지 않고 상기 자기 트랙의 상기 활성면 가까이 또는 접촉하여 배치되고,상기 전류 단자들을 통과하는 상기 제 1 전류 또는 전압 소스에 의해 주입되는 상기 전류는 직류, 또는 교류, 또는 직류 및 교류의 합이고,상기 처리 유닛은,미리 정해진 온도 범위에 걸쳐, 제 1의 알려진 미리 정해진 환경 물리 조건들 하에서, 및 인가된 상기 제 1 전류 또는 전압 소스에 의해 주입된 그리고 상기 자기 여기장의 상기 전류의 면에서 알려진 시스템 동작 조건들의 제 1 세트 하에서, 임의의 자성 입자들이 그 위에 침착되지 않은 상기 제 1 자기 센서의 배경 열적 자기 응답의 제 1 교정 곡선을 제공하고,상기 제 1 자기 센서 위에 미지의 양의 자성 입자들의 침착 후, 보정된 또는 상기 제 1 자기 센서로부터 출력된 차동 전압 측정치들의 세트로부터가 아니며, 동일한 제 1의 알려진 미리 정해진 환경 물리 조건들 하에서 및 알려진 시스템 동작 조건들의 동일한 제 1 세트 하에서, 동일한 미리 정해진 온도 범위에 걸쳐 상기 온도를 변화시켜 행해지는 차동 전압 측정치들의 변화 대 온도의 제 2 곡선을 결정하고,동일한 온도 범위에 걸쳐 상기 제 2 곡선과 상기 제 1 곡선과의 차이로서 제 3 곡선을 결정하고,상기 제 3 곡선의 모든 전압차들의 절대값이 미리 정해진 검출 임계치 위에서 유지되거나 또는 전이가 상기 미리 정해진 검출 임계치보다 큰 진폭을 가지고 일어나는 온도 구간을 상기 제 3 곡선이 나타낼 때 적어도 하나의 자성 입자의 상기 존재를 검출하고, 또는, 상기 제 1 자기 센서 위에 미지의 자성 입자들의 침착 후, 보정된 또는 상기 제 1 자기 센서에 의해 행해진 차동 전압 측정치들의 변화 대 상기 물리적 성질의 상기 크기로부터가 아닌 차동 전압 측정치들의 상기 변화의 제 1 곡선을 결정하고,상기 물리적 성질 크기의 상기 미리 정해진 범위에 걸쳐 상기 제 1 곡선의 하측 부분으로부터 피팅 곡선으로서 제 2 곡선을 결정하고,상기 물리적 성질의 동일한 크기 범위 내에서 상기 제 2 곡선의 차동 전압들과 상기 제 1 곡선의 차동 전압들 간의 스위칭 물리적 성질의 상기 크기 대 상기 차이로서 제 3 곡선을 결정하고,전이가 상기 미리 정해진 검출 임계치보다 큰 진폭을 가지고 일어나는 스위칭 물리적 성질 구간을 상기 제 3 곡선이 나타낼 때 자성 입자들의 상기 존재를 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 미세 자기 측정 시스템.