Máy đo từ fluxgate

Máy đo từ fluxgate hay từ kế kiểu sắt từ, được phát triển trong Thế chiến II để phát hiện tàu ngầm. Nó là từ kế vector tương đối, đo thành phần trường dọc theo trục vật lý của đầu thu, do đó đầu thu cần phải được định hướng. Trên mặt đất, đầu thu được định hướng theo phương thẳng đứng để đo thành phần Z (của vector trường từ), hay nằm ngang để đo thành phần H.

Khi bố trí nhiều đầu dò ở các vị trí khác nhau như dàn đo trên máy bay hay tàu biển, thì sự chênh lệch giá trị (tức gradient) trường là chỉ báo rằng bên dưới đang có vật thể nhiễm từ. Nhờ đó phát hiện được các tàu ngầm không được khử từ tốt.

Đầu thu fluxgate 3 thành phần, có 3 cảm biến vuông góc lẫn nhau, là kết cấu chủ yếu để lập ra la bàn từ, cũng như để đo từ trường trong vũ trụ trên các phi thuyền không gian.

Máy đo từ proton

Máy đo từ proton (Proton Magnetometer), còn gọi là Từ kế Tuế sai Proton (Proton Precession Magnetometer) hay Từ kế Cộng hưởng từ hạt nhân, là từ kế vô hướng tuyệt đối, đo trường toàn phần T. Nó hoạt động dựa trên đo tần số tín hiệu tuế sai của proton (tức hạt nhân Hydro 1H1) khi trục quay của proton định hướng lại theo trường từ.

Các máy kiểu cũ dùng dòng một chiều DC để từ hóa proton. Các máy kiểu mới thì dùng dòng xoay chiều để định hường proton theo hiệu ứng Overhauser (Nuclear Overhauser effect) và do đó được gọi là từ kế hiệu ứng Overhauser. Máy được dùng trong đo từ trường Trái Đất.

Máy đo từ lượng tử

Máy đo từ lượng tử hay Từ kế kiểu bơm quang học (Optically Pumped Magnetometer), là từ kế vô hướng tuyệt đối, đo trường toàn phần T. Máy hoạt động dựa trên quan sát hiện tượng phân tách mức năng lượng lượng tử của điện tử trong trường hạt nhân khi có trường từ ngoài T. Các nguyên tố nhạy thường dùng là Cesi, Rubidi, Kali, Heli nên thường gọi theo tên nguyên tố, ví dụ Từ kế Cesium. Máy có độ nhạy dưới 0,001 nT, một kỳ đo dài cỡ 0,3 sec.

Nguyên lý hoạt động của máy còn được giải thích theo lý thuyết Cộng hưởng từ điện tử (Electron magnetic resonance, EMR)[3], tức là thay cho proton thì trong máy này dùng hạt điện tử, và có hệ số tỷ lệ tần số với từ trường cao hơn. Tuy nhiên cách thức "từ hóa" các điện tử là bơm quang học lại có dáng dấp của cơ học lượng tử.

Lý thuyết Cộng hưởng từ cũng được vận dụng để chế tạo các máy đo từ trường cực lớn hay nhỏ, trong đó dùng hạt cơ bản khác làm phần tử nhạy, dùng trong phòng thí nghiệm hay tại các Trung tâm nghiên cứu hạt cơ bản.

Từ kế vector Heli

Từ kế vector Heli (Helium Vector Magnetometer, HVM) là một loại từ kế lượng tử dùng nguyên tố quan sát là heli. Kích thích heli thực hiện bằng ion hóa. Nó có thể đo từ trường nhỏ, và được dùng trên phi thuyền để đo từ trường và đảm nhận vai trò phân cỡ cho từ kế fluxgate 3 thành phần.

Từ kế hiệu ứng Hall

Từ kế hiệu ứng Hall hoạt động dựa theo hiệu ứng Hall trong chất bán dẫn. Nó là từ kế vector tương đối, dùng cho đo từ trường mạnh.

Linh kiện điện trở từ tính

Sự phụ thuộc điện trở của dải màng permalloy (NiFe) vào từ trường được sử dụng để chế ra điện trở từ tính làm cảm biến từ. Nó được đặt vào mạch tích hợp, kể cả dạng 3 trục để xác định từ trường trong các ứng dụng đơn giản. Nó có đáp ứng nhanh, có thể cấp số liệu ở nhịp 1 ms.

Từ kế mẫu rung

Từ kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer, VSM) hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ. Nó đo mômen từ của mẫu vật cần đo trong từ trường ngoài. Máy được sử dụng trong phòng thí nghiệm.