Nous présentons une technique utilisant des longueurs d’onde de 1150 et 1412 nm pour mesurer la température d’eau qui entourent une sphère magnétique petite chauffée à induction.
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Article de méthode
Technique de mesure de température proche infrarouge pour l’eau qui entoure une sphère magnétique faible Induction chauffage
Dans cet article
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Résumé
Résumé
Nous présentons une technique pour mesurer la température de l’eau et non-trouble milieu aqueux qui entourent une sphère magnétique petite chauffée à induction. Cette technique utilise des longueurs d’onde de 1150 et 1412 nm, au cours de laquelle le coefficient d’absorption d’eau dépend de la température. L’eau ou un gel aqueux non-trouble contenant une sphère magnétique de 2,0 mm ou 0,5-mm de diamètre est irradié avec 1150 nm ou 1412 épiscopie nm, comme sélectionnés à l’aide d’un filtre passe-bande étroit ; en outre, images bidimensionnelles d’absorbance, qui sont les projections transversales du coefficient d’absorption, sont acquis grâce à une caméra infrarouge proche. Lorsque les distributions en trois dimensions de la température peuvent être considérées comme symétrie sphérique, ils sont estimées en appliquant inverse Qu'abel transforme les profils d’absorption. Les températures ont été observés à changer constamment selon le temps et la puissance de chauffage par induction.
Introduction
Une technique pour mesurer la température près d’une source de chaleur petite au sein d’un milieu est nécessaire dans de nombreux domaines de recherche scientifique et des applications. Par exemple, dans la recherche sur l’hyperthermie magnétique, qui est une méthode de thérapie de cancer à l’aide de l’induction électromagnétique des particules magnétiques, ou petits morceaux magnétiques, il est essentiel de prévoir avec précision les distributions de température générées par la magnétique particules de1,2. Cependant, bien que micro-ondes3,4, ultrasons....
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Protocole
1. expérimental et procédures
Préparer un rail pour optique de monter un échantillon et optique d’imagerie de NIR comme suit.
-
Préparation de l’échantillon.
Remarque : Lorsque vous utilisez de l’eau ou liquide aqueux, faire étape 1.1.1. Lorsque vous utilisez un gel aqueux à haute viscosité, faire étape 1.1.2.- Bille en acier dans l’eau.
- Fixer une bille en acier de 2,0 mm de diamètre à l’extrémité d’une chaîne en plastique mince à l’aide d’une petite quantité de colle.
- Accrocher la bille en acier au centre de la cellule de verre rectangulaire avec une longueur de trajet optique de 10,0....
- Bille en acier dans l’eau.
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Résultats
Images de ΔAi(x, z) à λ = 1150 nm pour une bille en acier de 2,0 mm de diamètre dans l’eau et à λ = 1412 nm pour une bille en acier de 0,5 mm de diamètre au sirop de maltose sont présentés dans la Figure 5a et Figure 6un, respectivement. Dans les deux cas, le domaine est situé à 12 mm du bas de la bobine selon son axe central.
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Discussion
La technique présentée dans le présent document est un roman de l’un à l’aide de la dépendance en température d’absorption NIR de l’eau et ne présente aucune difficulté importante à mettre en place l’équipement nécessaire et la mise en œuvre. La lumière incidente peut être produite facilement à l’aide d’une lampe halogène et un NBPF. Toutefois, les lasers ne peuvent servir, parce que les patrons d’interférence cohérente doit figurer sur les images. Lentilles optiques communs et pour l’utilisation de la lumière visible, l.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Les auteurs remercient M. Kenta Yamada, M. Ryota Fujioka et M. Mizuki Kyoda pour leur soutien sur les expériences et les analyses de données. Ce travail a été soutenu par JSPS KAKENHI Grant nombre 25630069, la Fondation Suzuki et la Fondation de Promotion de technologie de mesure précis, Japon.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Système de chauffage par induction | CEIA, Italie | SPW900/56 | 780 kHz, 5,6 kW (max). |
| Bobine | SA-Japan | custom | Tube en cuivre refroidi à l’eau ; deux tours ; diamètre extérieur 28 mm. |
| Refroidisseur d’eau | Matsumoto Kikai, Japon | MP-401CT | |
| Lampe halogène | Hayashi Watch-Works, Japon | LA-150UE-A | |
| Filtre passe-bande étroite pour &lambda ; = 1150 nm | Andover | 115FS10-25 | Pleine largeur à mi-maximum (FWHM) : 10 nm. |
| Filtre passe-bande étroite pour &lambda ; = 1412 nm | Andover | semi-personnalisé | Pleine largeur à mi-maximum (FWHM) : 10 nm. |
| Filtre passe-bande pour &lambda ; = 850&minus ; 1300 nm | Spectrogon | SP-1300 | |
| Filtre passe-bande pour &lambda ; = 1100&minus ; 2000 nm | Spectrogon | SP-2000 | |
| Caméra NIR | FLIR Systems | Alpha NIR | InGaAs |
| Logiciel d’acquisition d’images | FLIR Systems | IRvista | |
| Logiciel de traitement d’images | NIH | ImageJ | ver. 1.51r |
| Logiciel de traitement d’images | MathWorks | Matlab | ver. 2016a |
| Objectif télécentrique | Edmond Optics | 55350-L | X1 |
| Sphère en acier (0,5 mm de diamètre) | Kobe Steel, Japon | Fe-1.5Cr-1.0C-0.4Mn ( % en poids) | |
| Sphère en acier (2,0 mm de diamètre) | Kobe Steel, Japon | Fe-1.5Cr-1.0C-0.4Mn ( % en poids) | |
| Sirop de maltose sous forme de gel aqueux | Sonton, Japon | Mizuame | Produit alimentaire |
Références
- 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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Réimpressions et autorisations
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
