Se presenta una técnica que utiliza longitudes de onda de 1412 y 1150 nm para medir la temperatura del agua que rodea una esfera magnética pequeño calentado por inducción.
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Artículo de método
Técnica de medición de temperatura infrarroja para el agua que rodea una esfera magnética pequeño calentado por inducción
En este artículo
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Resumen
Resumen
Se presenta una técnica para medir la temperatura del agua y no turbio medio acuoso que rodea una esfera magnética pequeño calentado por inducción. Esta técnica utiliza longitudes de onda de 1412 y 1150 nm, en la que el coeficiente de absorción de agua es dependiente en temperatura. Agua o un gel acuoso no turbio que contiene una esfera magnética de 2.0 mm o 0,5 mm de diámetro se irradia con 1150 nm o luz incidente 1412 de nm, como seleccionado utilizando un filtro paso de banda estrecha; Además, se adquieren imágenes bidimensionales de la absorbancia, que son las proyecciones transversales del coeficiente de absorción, a través de una cámara de infrarrojo cercano. Cuando las distribuciones tridimensionales de temperatura pueden ser asumidas para ser esférico simétrico, se estimaron aplicando inverso que transforma de Abel a los perfiles de absorbancia. Las temperaturas fueron observadas constantemente cambiar según el tiempo y la energía de la calefacción de inducción.
Introducción
Una técnica para medir la temperatura cerca de una fuente de calor pequeña dentro de un medio es necesaria en muchos campos de investigación científica y aplicaciones. Por ejemplo, en la investigación en hipertermia magnética, que es un método de terapia de cáncer mediante la inducción electromagnética de las partículas magnéticas, o pequeñas piezas magnéticas, es fundamental para predecir con exactitud las distribuciones de temperatura generadas por el magnético partículas1,2. Sin embargo, aunque microondas3,4, ultrasonido5
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Protocolo
1. experimental instalación y procedimientos
Preparar un riel óptico montar un muestra y óptica para NIR imaging como sigue.
-
Preparación de la muestra.
Nota: Cuando se utiliza agua o líquido acuoso, paso 1.1.1. Cuando se utiliza un gel acuoso con de gran viscosidad, paso 1.1.2.- Bola de acero en agua.
- Fijar una esfera de acero de 2.0 mm de diámetro hasta el final de una cadena de plástico fino con una pequeña cantidad de pegamento.
- Colgar la bola de acero en el centro de la celda rectangular de vidrio con una longitud de trayectoria óptica de 10,0 mm, una anchura de 10 mm y una altur....
- Bola de acero en agua.
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Resultados
Imágenes de ΔA(x, z) en λ = 1150 nm para una esfera de acero de 2.0 mm de diámetro en agua y a λ = 1412 nm para una esfera de acero de 0.5 mm de diámetro en jarabe de la maltosa se presentan en la figura 5a y Figura 6un, respectivamente. En ambos casos, la esfera fue situado 12 mm por debajo de la parte inferior de la bobina a lo largo de s.......
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Discusión
La técnica presentada en este libro es una novela utilizando la dependencia de la temperatura de absorción NIR del agua y no presenta ninguna dificultad importante en configurar el equipo y la aplicación. La luz del incidente puede ser producida fácilmente mediante el uso de una lámpara halógena y un NBPF. Sin embargo, láser no puede utilizarse, debido a patrones de interferencia coherente aparecería en las imágenes. Lentes ópticas comunes y celdas de vidrio para uso de la luz visible pueden utilizarse, como transmiten u.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Los autores agradecen su apoyo en los experimentos y análisis de datos Sr. Kenta Yamada, Sr. Ryota Fujioka y Sr. Mizuki Kyoda. Este trabajo fue apoyado por JSP KAKENHI concesión número 25630069, la Fundación Suzuki y la Fundación de promoción de tecnología de medición precisa, Japón.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Sistema de calentamiento por inducción | CEIA, Italia | SPW900/56 | 780 kHz, 5,6 kW (máx.). |
| Bobina | SA-Japan | custom | Tubo de cobre refrigerado por agua; dos vueltas; diámetro exterior 28 mm. |
| Enfriador de agua | Matsumoto Kikai, Japón | MP-401CT | |
| Lámpara halógena | Hayashi Watch-Works, Japón | LA-150UE-A | |
| Filtro de paso de banda estrecho para λ = 1150 nm | Andover | 115FS10-25 | Ancho completo a medio máximo (FWHM): 10 nm. |
| Filtro de paso de banda estrecho para λ = 1412 nm | Andover | semi-personalizado | Ancho completo a medio máximo (FWHM): 10 nm. |
| Filtro de paso de banda para λ = 850&menos; Filtro | Spectrogon | SP-1300 de 1300 | |
| para λ = 1100&menos; 2000 nm | Cámara Spectrogon | SP-2000 | |
| NIR | FLIR Systems | Alpha NIR | InGaAs |
| Software de adquisición de imágenes | FLIR Systems | IRvista | |
| Software de procesamiento de imágenes | NIH | ImageJ | ver. 1.51r |
| Software de procesamiento de imágenes | MathWorks | Matlab | ver. 2016a |
| Lente telecéntrica | Edmond Optics | 55350-L | X1 |
| Esfera de acero (0,5 mm de diámetro) | Kobe Steel, Japón | Fe-1.5Cr-1.0C-0.4Mn (% en peso) | |
| Esfera de acero (2.0 mm de diámetro) | Kobe Steel, Japón | Fe-1.5Cr-1.0C-0.4Mn (% en peso) | |
| Jarabe de maltosa como gel acuoso | Sonton, Japón | Mizuame | Producto alimenticio |
Referencias
- 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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Reimpresiones y permisos
Erratum
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
