Kostengünstige Messung von High-Tech-Biomagnetismus
Vor über 50 Jahren führte Pionierarbeit zur Messung von Magnetfedern, indem Alkaliatome mit einem optischen Anregungsimpuls ("Pump"-Impuls) und einem anschließenden Abfrage-Impuls ("Probe"-Impuls) untersucht wurden. In jüngerer Zeit haben hochempfindliche optische, atomare Magnetometer, die auf supraleitenden Quanteninterferenzgeräten (SQUIDs) basieren, an Boden gewonnen, insbesondere bei biomedizinischen Anwendungen. Sie sind jedoch sehr teuer und schwierig zu betreiben, da sie extrem niedrige Temperaturen voraussetzen. Durch Fortschritte bei herkömmlichen Magnetometer-Technologien wurden einfache und kostengünstige Lichtquellen durch Laser ersetzt. Jetzt ist die hochempfindliche Messung von Magnetfeldern mit optischen Verfahren möglich, die auf hochdichte Alkalimetallatome in Dampf angewendet werden. Diese Fortschritte öffneten ein Fenster zu Bereichen, die früher nur mit SQUID-Magnetometern behandelbar waren. Ein Schulungsnetzwerk soll dies mit EU-Unterstützung des Projekts COSMA (Coherent optics sensors for medical applications) erreichen. Die aufkommende Technologie ist hoch empfindlich und bereits jetzt deutlich kostengünstiger als SQUIDs. Die innovative Kompensation störender Magnetfelder, durch die teure isolierte Räume nicht länger erforderlich sind, wird die vielen Vorteile noch weiter anwachsen lassen. Die Wissenschaftler führen derzeit präzise Laserspektroskopieversuche und komplexe theoretische Berechnungen durch und nutzen dazu ihr Fachwissen für biomagnetische Phänomene. Zehn Forschungsgruppen aus Armenien, Bulgarien, Indien, Israel, Italien, Polen, Russland, den USA und dem Vereinigten Königreich unterstützen die Schulungen. Neun von ihnen blicken auf langanhaltende, erfolgreiche Zusammenarbeit zurück. Bei allen Forschungsansätzen werden gute Fortschritte verzeichnet. Bis heute wurden 23 der 25 geplanten Austauschmaßnahmen des ersten Berichtszeitraumes erfolgreich durchgeführt. Die Teams erweiterten ihre Ziele hinsichtlich optischer atomarer Magnetometer mit der Kompensation magnetischer Streufelder für medizinische Anwendungen. Ein neuartiges Messgerät für Niederfeld-Kernspinresonanz liefert vielversprechende Ergebnisse. Die Teams veröffentlichten bereits erste Ergebnisse zu ihren neuartigen Systemen und Verfahren. COSMA soll den Wissensaustausch zwischen Teams und Forschern ermöglichen, bestehende Banden verstärken und neue knüpfen und gleichzeitig wissenschaftliches Fachwissen für den Nachweis und die Analyse des Biomagnetismus weiterentwickeln. Offenbar wurde die richtige Herangehensweise gefunden, um eine kostengünstige und hochempfindliche Lösung zur Messung des Biomagnetismus für eine magnetisch nicht abgeschirmte Umgebung zu entwickeln.
Schlüsselbegriffe
Biomagnetismus, Magnetfelder, Magnetometer, supraleitende Quanteninterferenzgeräte, optische Sensoren
