Uma técnica que utiliza comprimentos de onda de 1150 e 1412 nm para medir a temperatura da água ao redor de uma esfera magnética pequena aquecida a indução é apresentada.
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Artigo de método
Técnica de medição de temperatura infravermelha para a água ao redor de uma esfera magnética pequena aquecida a indução
Neste artigo
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Resumo
Resumo
É apresentada uma técnica para medir a temperatura da água e não-turvo meios aquosos em torno de uma esfera magnética pequena aquecida a indução. Esta técnica utiliza comprimentos de onda de 1150 e 1412 nm, na qual o coeficiente de absorção de água é dependente da temperatura. Água ou um não-turvo gel aquoso contendo uma esfera magnética de 2,0 mm ou 0.5-mm de diâmetro é irradiado com 1150 nm ou 1412 luz incidente nm, como selecionado usando um filtro passa-banda estreita; Além disso, imagens de absorvância bidimensional, que são as projeções transversais do coeficiente de absorção, são adquiridas através de uma câmera de infravermelho próximo. Quando a distribuição tridimensional de temperatura pode ser considerada esfericamente simétrica, eles são estimados aplicando o inverso que transforma Abel para os perfis de absorvância. As temperaturas foram observadas para mudar constantemente de acordo com o tempo e a poder de aquecimento por indução.
Introdução
Uma técnica para medir a temperatura perto de uma fonte de calor pequeno dentro de um meio é necessário em muitos campos de investigação científica e aplicações. Por exemplo, na pesquisa sobre Hipertermia magnética, que é um método de terapia de câncer usando indução eletromagnética de partículas magnéticas, ou pequenas peças magnéticas, é fundamental para prever com precisão as distribuições de temperatura geradas pelo magnético partículas de1,2. No entanto, apesar de microondas3,4, ultra-som5,6
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Protocolo
1. procedimentos e instalação experimental
Prepare um trilho óptico para montar uma amostra e óptica para NIR de imagens como segue.
-
Preparação da amostra.
Nota: Quando utilizar água ou líquido aquoso, passo 1.1.1. Ao usar um gel aquoso com alta viscosidade, passo 1.1.2.- Esfera de aço em água.
- Corrigi uma esfera de aço de 2,0 mm de diâmetro para o fim de uma sequência de plástico fino, usando uma pequena quantidade de cola.
- Pendure a esfera de aço no centro da célula de vidro retangular com um comprimento de trajeto ótico de 10,0 mm, uma largura de 10 mm e uma altura de 45 mm (
- Esfera de aço em água.
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Resultados
Imagens de ΔA(x, z) em λ = 1150 nm para uma esfera de aço de 2,0 mm de diâmetro na água e no λ = 1412 nm para uma esfera de aço de 0,5 mm de diâmetro em xarope de maltose são apresentados na Figura 5um e Figura 6um, respectivamente. Em ambos os casos, a esfera foi localizado 12 mm abaixo da parte inferior da bobina ao longo do eixo central........
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Discussão
A técnica apresentada neste trabalho é um romance usando a dependência da temperatura de absorção de NIR de água e não apresenta nenhuma dificuldade significativa em Configurando o equipamento necessário e implementação. A luz incidente pode ser facilmente produzida usando uma lâmpada de halogéneo e um NBPF. No entanto, os lasers não podem ser usados, porque padrões de interferência coerente que aparecem nas imagens. Lentes ópticas comuns e cubas de vidro para uso de luz visível podem ser usadas, como eles transmitem uma.......
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Divulgações
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecimentos
Os autores agradecemos Sr. Kenta Yamada, Sr. Ryota Fujioka e Sr. Mizuki Kyoda seu apoio sobre as experiências e análises de dados. Este trabalho foi apoiado pela JSPS KAKENHI Grant número 25630069, a Fundação de Suzuki e a medição exacta tecnologia promoção da Fundação, Japão.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Sistema de aquecimento por indução | CEIA, Itália | SPW900/56 | 780 kHz, 5,6 kW (máx.). |
| Bobina | SA-Japão | personalizado | Tubo de cobre refrigerado a água; duas voltas; diâmetro externo 28 mm. |
| Resfriador de água | Matsumoto Kikai, Japão | MP-401CT | |
| Lâmpada halógena | Hayashi Watch-Works, Japão | LA-150UE-A | |
| Filtro passa-banda estreito para λ = 1150 nm | Andover | 115FS10-25 | Largura total na metade do máximo (FWHM): 10 nm. |
| Filtro passa-banda estreito para λ = 1412 nm | Andover | semi-personalizado | Largura total a meio máximo (FWHM): 10 nm. |
| Filtro passa-banda para λ = 850− Filtro | Spectrogon | SP-1300 de 1300 | |
| para λ = 1100&menos; | Câmera NIR Spectrogon | SP-2000 de 2000 | |
| FLIR Systems | Alpha NIR | InGaAs | |
| Software de aquisição de imagem | FLIR Systems | IRvista | |
| Software de processamento de imagem | NIH | ImageJ | ver. 1.51r |
| Software de processamento de imagem | MathWorks | Matlab | ver. 2016a |
| Lente telecêntrica | Edmond Optics | 55350-L | X1 |
| Esfera de aço (0,5 mm de diâmetro) | Aço de Kobe, Japão | Fe-1.5Cr-1.0C-0.4Mn (% em peso) | |
| Esfera de aço (diâmetro de 2,0 milímetros) | Kobe Steel, Japão | Fe-1.5Cr-1.0C-0.4Mn (% em peso) | |
| Xarope de maltose como gel aquoso | Sonton, Japão | Mizuame | Produto alimentício |
Referências
- Physics of Thermal Therapy. Moros, E. G. , CRC Press. (2012).
- Périgo, E. G., Hemery, G., Sandre, O., Ortega, D., Garaio, E., Plazaola, F., Teran, F. J. Fundamentals and advances in magnetic hyperthermia. Appl Phys Rev. 2, 041302(2015).
- Bardati, F., Marrocco, G., Tognolatti, P. Time-dependent microwave radiometry for the measurement of temperature in medic....
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Reimpressões e permissões
Errata
Formal Correction: Erratum: Near-Infrared Temperature Measurement Technique for Water Surrounding an Induction-heated Small Magnetic Sphere
Posted by JoVE Editors on 12/06/2018. Citeable Link.
An erratum was issued for: Near-Infrared Temperature Measurement Technique for Water Surrounding an Induction-heated Small Magnetic Sphere. The Protocol section was updated.
In 2.2.7, the temperature coefficient of water, αf, for λ = 1150 nm has been corrected from:
4.0 x 10-3 K-1 mm-1
to:
2.8 x 10-4 K-1 mm-1
