時(shí)變磁場激勵(lì)的磁納米溫度測量方法研究.pdf

1、溫度是腫瘤診斷與熱療治療的關(guān)鍵參數(shù)，也是現(xiàn)代生物熱物理與信息學(xué)科研究的前沿交叉領(lǐng)域的重要指標(biāo)。針對(duì)在生物體內(nèi)復(fù)雜的生化環(huán)境，基于磁納米粒子溫度敏感性的磁納米溫度測量方法被認(rèn)為是一種有效的非侵入式的測溫手段。本文針對(duì)腫瘤熱療提出的高精度與快速響應(yīng)的溫度測量系統(tǒng)需求，優(yōu)化升級(jí)現(xiàn)有低頻磁場激勵(lì)下的磁納米溫度測量方法，研究了磁納米粒子在中高頻時(shí)變激勵(lì)磁場下的動(dòng)態(tài)特性（磁弛豫現(xiàn)象）并在此基礎(chǔ)上提出了中高頻時(shí)變磁場激勵(lì)磁納米溫度測量方法。全文的具體

2、內(nèi)容如下：
　　首先，為提高溫度測量精度，在現(xiàn)有低頻時(shí)變磁場激勵(lì)下磁納米溫度測量方法基礎(chǔ)上，本文分析了模型中的參數(shù)對(duì)溫度測量精度的影響，研究設(shè)計(jì)了磁納米粒子的粒徑的大小及離散激勵(lì)磁場的優(yōu)化方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，激勵(lì)磁場大小相同的前提下，溫度測量精度隨著超順磁性磁納米粒子的粒徑的增大而提高。此外，本文對(duì)激勵(lì)磁場的離散分布進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果表明該方法可使溫度測量精度提高30％。優(yōu)化方法可用于細(xì)胞內(nèi)等特殊環(huán)境下的溫度測量。
　　其次

3、，為提高溫度測量速度，本文研究了磁納米粒子在中高頻時(shí)變磁場激勵(lì)下的動(dòng)態(tài)特性（磁弛豫現(xiàn)象）。通過研究布洛赫弛豫方程，分析了磁納米粒子在時(shí)變磁場激勵(lì)下的磁化響應(yīng)隨時(shí)間的變化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)在中高頻磁場激勵(lì)下，超順磁性的磁納米粒子表現(xiàn)出的磁滯現(xiàn)象導(dǎo)致了現(xiàn)有低頻磁場激勵(lì)下的溫度測量技術(shù)不再適用于中高頻時(shí)變磁場激勵(lì)的情形。基于此，有必要研究在中高頻磁場激勵(lì)下的磁納米溫度測量方法。
　　為了研究在中高頻激勵(lì)磁場下的磁納米溫度測量方法，本

4、文利用布洛赫弛豫方程將描述磁納米粒子的宏觀磁化響應(yīng)的交流磁化率與動(dòng)態(tài)特性參數(shù)（有效弛豫時(shí)間）相結(jié)合。鑒于有效弛豫時(shí)間表現(xiàn)出的溫度敏感性，利用有效弛豫時(shí)間作為中間過渡的變量，將交流磁化率與溫度信息相結(jié)合從而建立了有效的溫度測量模型。根據(jù)溫度測量模型，搭建了相應(yīng)的溫度測量裝置。通過該溫度測量裝置，驗(yàn)證了該磁納米溫度測量模型的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該溫度測量最大測量誤差為0.3 K，溫度誤差標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到0.1 K。
　　最后，本文討論了粒