¿Qué es un Medidor de Flujo Magnético?
Un medidor de flujo magnético es un instrumento utilizado para medir la cantidad y los cambios en el flujo magnético que atraviesa una bobina. En su interior, el medidor contiene una bobina de búsqueda donde se enrolla el flujo magnético. La magnitud del flujo magnético se determina en función de la fuerza electromotriz generada por dicho flujo en la bobina. Es importante distinguir el medidor de flujo magnético del magnetómetro, que es un término más general utilizado para describir dispositivos que miden la magnetización y el campo magnético en un material.
Los medidores de flujo magnético tienen la capacidad de detectar incluso fuerzas magnéticas muy pequeñas mediante el uso de múltiples bobinas. Existe un tipo de medidor altamente sensible conocido como magnetómetro SQUID, que utiliza superconductores. Este dispositivo contiene una unión Josephson en un anillo superconductor y, al ser enfriado a temperaturas criogénicas, puede medir el flujo magnético a través de la unión en respuesta a los cambios en el flujo magnético a través del anillo superconductor. El flujo magnético se detecta mediante cambios en la corriente de túnel en la unión Josephson.
Principio del Medidor de Flujo Magnético
El medidor de flujo magnético, o flujómetro, se basa en la generación de una fuerza electromotriz en una bobina debido al flujo magnético que pasa a través de ella y que cambia con el tiempo. La magnitud del flujo magnético se calcula mediante la integración de la fuerza electromotriz en un cierto período de tiempo. Este tipo de medidor puede ser complementado con un dispositivo llamado gaussímetro, que se utiliza para medir la densidad del flujo magnético.
Es importante destacar que el medidor de flujo magnético difiere del magnetómetro, que es un término más amplio que engloba a los dispositivos utilizados para medir la magnetización de un material y la intensidad y dirección del campo magnético en un espacio determinado. Por ejemplo, el magnetómetro de muestra vibrante es un tipo de magnetómetro que hace vibrar una muestra a una frecuencia determinada en un campo magnético de corriente continua. Una bobina está conectada al imán al cual se aplica el campo magnético, y al vibrar la muestra, la fuerza magnética que pasa a través de la bobina cambia, lo cual se traduce en un cambio en la fuerza electromotriz. A partir del valor de esta fuerza electromotriz, es posible determinar el momento magnético de la muestra.
Medidores de Flujos Magnético y Bobinas de Búsqueda
Una bobina de búsqueda es una bobina utilizada para detectar el campo magnético en un medidor de flujo magnético. En un medidor de flujo magnético, el valor medido viene indicado por el producto del número de bobinas enrolladas y la cantidad de flujo magnético medido, y es posible medir fuerzas magnéticas diminutas o muestras pequeñas aumentando el número de bobinas enrolladas. La bobina de búsqueda es un componente importante en su papel de sensor, y es importante que la bobina esté bobinada con precisión.
Principio de los Medidores de Flujo SQUID
Un tipo de magnetómetro se denomina magnetómetro SQUID: SQUID significa ‘Dispositivo Superconductor de Interferencia Cuántica’ y es un detector altamente sensible capaz de detectar pequeños cambios en el flujo magnético.
Un superconductor es un material que tiene resistencia eléctrica cero cuando se enfría a temperaturas criogénicas mediante helio líquido, etc. Un SQUID es un dispositivo que contiene una o dos uniones Josephson en un superconductor con forma de anillo. Cuando cambia el flujo magnético en el anillo superconductor, cambia la corriente de túnel a través de la unión Josephson. La cantidad de este cambio es un múltiplo entero del cuanto de flujo magnético, por lo que los magnetómetros SQUID se utilizan como medidores de flujo magnético de alta sensibilidad.
Aplicaciones Médicas
Los medidores de flujo SQUID se utilizan como magnetómetros de alta sensibilidad en una amplia gama de aplicaciones de I+D, como la medición de las propiedades magnéticas de nuevos materiales, la investigación sobre superconductores y las propiedades magnéticas de trazas de impurezas. También se utilizan para medir campos magnéticos biológicos y se están aplicando al diagnóstico médico. Por ejemplo, se ha introducido un método para detectar y analizar los débiles campos magnéticos generados por la actividad neuronal en el cerebro utilizando magnetómetros SQUID.
Otra aplicación es el uso de magnetómetros SQUID para detectar cambios en el flujo magnético causados por la actividad eléctrica del corazón. Los cambios de flujo magnético correspondientes al movimiento cardíaco contienen información muy variada, y se han comunicado datos estándar de adultos sanos y datos de evaluación de la carga ventricular. Por otro lado, los cambios magnéticos originados por el corazón son muy pequeños, y el magnetismo externo se convierte en ruido cuando se utilizan magnetómetros SQUID, por lo que se requieren medidas como una sala blindada magnéticamente para realizar las mediciones.