基于石墨烯霍尔效应的传感器可用于太空等高辐射环境

剑桥技术集群在基于石墨烯的变换式电子传感器和设备方面的领导者Paragraf已经证明了其石墨烯霍尔效应传感器能够承受高水平的辐射。

该发现基于美国国家物理实验室(NPL)的测试，证明“未包装”的霍尔效应传感器可用于太空等高辐射环境。该项目由英国创新机构Innovate UK资助。

霍尔效应传感器用于测量磁场强度，是从接近感应和速度检测到电流感应等各种应用中的关键电子组件。

但是，从历史上看，它们在卫星和核电站等高辐射环境中的部署面临着巨大的挑战。

这是因为，除非将硅和其他半导体材料制成的传感器封装在经过辐射硬化的包装中，否则它们会对中子辐射产生不利的反应。这需要更复杂，冗长和昂贵的制造过程，并且例如在包装损坏的情况下，可能需要随时间更换传感器。

相比之下，由NPL进行的测试表明，暴露于241 mSv /小时的中子剂量之后-这是国际空间站中预期的典型中子剂量率的30,000倍-Paragraf石墨烯霍尔效应传感器不受此水平的辐射影响。这是首次证明市售的基于石墨烯的电子设备不受中子辐照的影响。

在节省功率和减轻重量与辐射耐受性一样重要的情况下，例如在卫星和其他太空飞行器上，Paragraf霍尔效应传感器真正发挥了自己的作用-仅需要pW的功率并且重量仅为几克。

Paragraf的联合创始人Ivor Guiney表示：“就高性能卫星和其他关键的高辐射应用(例如核退役)而言，NPL的发现可能会改变游戏规则。

“由于石墨烯具有出色的机械强度和高透明度，我们的霍尔效应传感器无需包装即可可靠地用于高辐射应用。这是提高可靠性和耐用性，同时降低制造成本和上市时间的关键。”

石墨烯霍尔效应传感器在高辐射条件下的性能将为在恶劣环境中部署更多电子产品铺平道路。

得益于Paragraf的可扩展制造工艺，该工艺可用于大面积石墨烯沉积，因此很快可能会生产其他基于抗辐射石墨烯的电子设备。这将有助于确保即使在恶劣的环境下，除传感器以外的所有关键电子设备都可靠且耐用。

NPL的HéctorCorte-Leon补充说：“我们的第一组发现非常有前途，我们现在预计在接下来的几个月中会有更多积极的结果。

“测试基于石墨烯的电子产品是证明它们是否可以在传统上部署受限的恶劣环境中使用的关键。”现在，Paragraf的石墨烯霍尔效应传感器将进行进一步的辐射测试(α，β和γ辐射)以及高频测试。

预期这将为关键应用(例如电流感应)带来新的机会。该项目由英国创新基金会(Innovate UK)资助，于2019年10月开始，预计运行至2020年底。