一种磁纳米粒子磁化响应信号检测装置、磁纳米粒子饱和磁化强度检测装置与检测方法

文档序号:39821868发布日期:2024-11-01 18:54阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种磁纳米粒子磁化响应信号的检测装置,其特征在于,包括两个相同的线圈绕组单元,所述线圈绕组单元由一个通水玻璃骨架(1)与缠绕在通水玻璃骨架(1)上的线圈(10)和一个同轴套设在通水玻璃骨架(1)外的激励线圈骨架(6)与缠绕在激励线圈骨架(6)上的激励线圈(5)组成;两个激励线圈(5)中,一个激励线圈(5)内嵌的线圈(10)作为噪声平衡线圈,另一个激励线圈(5)内嵌的线圈(10)作为信号检测线圈,噪声平衡线圈与信号检测线圈在激励线圈(5)产生的激励磁场中都形成一正一负的电极性端,噪声平衡线圈与信号检测线圈在激励线圈产生的激励磁场中同电极性端通过导线连接,构成差分线圈,检测线圈与噪声平衡线圈其中一同极性端连接后剩余的两个接线端为信号探头的连接端。

2.根据权利要求1所述的磁纳米粒子磁化响应信号的检测装置,其特征在于,所述通水玻璃骨架(1)的外部同轴套设的激励线圈骨架(6)由分割成轴对称的拱桥状的两部分组成,激励线圈骨架(6)内设有激励线圈缠绕槽(8),激励线圈(5)缠绕在激励线圈缠绕槽(8)内,激励线圈(5)使用多股导线或单股导线缠绕,两个激励线圈(5)的缠绕方向、层数与每层缠绕匝数以及缠绕线圈所使用的导线材质都相同。

3.根据权利要求1所述的磁纳米粒子磁化响应信号的检测装置,其特征在于,所述通水玻璃骨架(1)包括通水玻璃骨架主体,通水玻璃骨架主体具有双层结构,通水玻璃骨架主体两层玻璃之间的密封夹层区域为通水区(14),通水区(14)两端密封且上下两端各设有一个输水口(4),输水口(4)为宝塔状;通水玻璃骨架主体中间设有样品检测孔(2),样品检测孔(2)的顶端设有试管限位环(15),样品检测孔(2)内有单向开口的水浴槽(12),水浴槽(12)以通水玻璃骨架主体竖直中心轴对称,水浴槽(12)的底部设有水浴槽底座(13)。

4.根据权利要求3所述的磁纳米粒子磁化响应信号的检测装置,其特征在于,所述通水玻璃骨架主体上还设有通水玻璃骨架线圈缠绕槽(16),通水玻璃骨架线圈缠绕槽(16)由上下两个通水玻璃骨架线圈缠绕槽隔板(9)和通水玻璃骨架的外表面构成,线圈(10)缠绕在通水玻璃骨架线圈缠绕槽(16)内,通水玻璃骨架线圈缠绕槽隔板(9)外边缘设置上设有通水玻璃骨架线圈导线引出口(11)。

5.根据权利要求4所述的磁纳米粒子磁化响应信号的检测装置,其特征在于,所述上下输水口(4)之间的垂直间距为l1,上下两个通水玻璃骨架线圈缠绕槽隔板(9)间的垂直宽度为l2,上下两个通水玻璃骨架线圈缠绕槽隔板(9)间的垂直宽度l2小于上下输水口(4)之间的垂直间距l1;样品检测孔(2)的直径d1小于通水玻璃骨架主体的直径d2;上下两个通水玻璃骨架线圈缠绕槽隔板(9)与通水玻璃骨架主体几何中心垂直距离相等且为l3,激励线圈缠绕槽(8)内宽度l5大于通水玻璃骨架线圈缠绕槽(16)内宽度l3+l3;激励线圈骨架(6)的两部分拼合后形成的内腔直径为d3大于通水玻璃骨架主体的直径d2,激励线圈骨架(6)的宽度l6小于上下输水口的垂直间距l1。

6.根据权利要求5所述的磁纳米粒子磁化响应信号的检测装置,其特征在于,所述检测线圈与噪声平衡线圈的缠绕方向、层数、每层缠绕匝数以及缠绕线圈所使用的导线材质和导线规格都相同,检测线圈与噪声平衡线圈的线圈引出导线(18)均成双绞线形式。

7.根据权利要求6所述的磁纳米粒子磁化响应信号的检测装置,其特征在于,所述两个激励线圈(5)产生的激励磁场相同;检测线圈或噪声平衡线圈放置在激励线圈(5)内的中间部位。

8.一种磁纳米粒子饱和磁化强度检测装置,其特征在于,包括权利要求1~7任意一项所述的磁纳米粒子磁化响应信号检测装置,磁纳米粒子磁化响应信号检测装置的两个相同的线圈绕组单元相互垂直放置,磁纳米粒子磁化响应信号检测装置的两个通水玻璃骨架的输水口(4)通过输水管(24)与恒温水槽(25)连接,磁纳米粒子磁化响应信号检测装置的线圈(10)通过线圈引出导线(18)与前置放大器(28)的输入端连接,前置放大器(28)的输出端与数据采集器采集(20)连接,数据采集器(20)分别与计算机(19)、功率放大器(21)、反馈电阻(23)、温度传感器(27)连接,温度传感器(27)的温度传感器探头(26)浸入在样品(17)中,功率放大器(21)正负输出端与反馈电阻(23)、磁纳米粒子磁化响应信号检测装置的两个激励线圈(5)相串联。

9.一种磁纳米粒子饱和磁化强度检测方法,其特征在于,使用权利要求8所述的磁纳米粒子饱和磁化强度检测装置,包括以下步骤:

10.根据权利要求9所述的磁纳米粒子饱和磁化强度检测方法,其特征在于,所述获得基于郎之万函数的磁纳米粒子饱和磁化强度计算模型的方法为:对郎之万函数:m=nmsv[coth(α)-1/α]使用泰勒级数展开得到:式中,m为磁纳米粒子的磁化响应,n为磁纳米粒子总数,ms为磁纳米粒子的饱和磁化强度,v为磁纳米粒子的单体体积,α=hmsv/kbt,h为激励磁场强度,kb为玻尔兹曼常数,t检测中样品的温度,给定h=h0 sin(jωt)后,提取磁化响应信号中的的一次谐波与三次谐波幅值,并作比得到:式中,c1为一次谐波幅值,c3为三次谐波幅值,β=h0/kbt,h0为激励磁场幅值,m=msv,ms为所求磁纳米粒子的饱和磁化强度,v为磁纳米粒子的体积,令转化为f(m)-r=0的形式,得到基于郎之万函数的磁纳米粒子饱和磁化强度计算模型:


技术总结
本发明公开了一种磁纳米粒子磁化响应信号检测装置、磁纳米粒子饱和磁化强度检测装置与检测方法。所述磁纳米粒子磁化响应信号检测装置包括两个相同的由一个通水玻璃骨架与缠绕在通水玻璃骨架上的线圈和一个同轴套设在通水玻璃骨架外的激励线圈骨架与缠绕在激励线圈骨架上的激励线圈组成的线圈绕组单元,线圈一个作为检测线圈,一个作为噪声平衡线圈。该检测装置仅需将样品装入玻璃试管密封后放入检测线圈内,即可对样品进行快速的磁信号检测,且信号检测灵敏度高,检测量程大,实用性强。使用磁纳米粒子磁化响应信号检测装置得到样品的磁化响应信号并提取谐波幅值,将检测时的激励磁场幅值、温度等数据信息代入基于郎之万函数的磁纳米粒子饱和磁化强度计算模型即可求得磁纳米粒子饱和磁化强度。

技术研发人员:杜中州,叶娜,吴文杰,刘文中,赵高利,甘勇
受保护的技术使用者:郑州轻工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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