[發明專利]一種基于尼爾弛豫時間的磁納米溫度測量方法

有效

• 申請號: 202111505912.0
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114112098B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 劉文中;張芝慧;劉景鑫
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01K7/36
• 分類號: G01K7/36
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏倩

1.一種基于尼爾弛豫時間的磁納米溫度測量方法，其特征在于，包括：

S1.檢測交流激勵磁場下待測對象區域的磁感應強度

S2.將固體磁性納米粒子材料放置于待測對象區域內，檢測交流激勵磁場下固體磁性納米粒子的磁化響應信號

S3.利用磁感應強度的幅值和相位、磁性納米粒子的磁化響應信號的三次諧波幅值和相位，計算磁性納米粒子非線性交流磁化率；磁納米粒子非線性交流磁化率的實部χ′₃和虛部χ″₃計算公式為：

M₃、分別表示磁化響應信號的三次諧波幅值及相位，H、θ_H分別表示磁感應強度的幅值及相位；

S4.根據磁性納米粒子非線性交流磁化率和交流激勵磁場頻率，計算磁納米粒子的尼爾弛豫時間；

S5.利用尼爾弛豫時間反解待測對象區域溫度；尼爾弛豫時間與溫度T的關系滿足：

其中，為擴散弛豫時間，是拉莫進動的特征時間，γ為電子旋磁比，α為無量綱磁阻尼常數，μ＝M_sV_c為磁性納米粒子的飽和磁矩，M_s為粒子的飽和磁化強度，V_c為粒子核體積，k_B為玻爾茲曼常數，K為磁各向異性常數，V_m為磁性納米粒子的核體積，H為外加交流激勵磁場的幅值，m為粒子的飽和磁矩，A、C為與外加磁場大小相關的自由參數。

2.根據權利要求1所述的一種基于尼爾弛豫時間的磁納米溫度測量方法，其特征在于，根據磁納米粒子的動態德拜弛豫模型計算尼爾弛豫時間。

3.根據權利要求2所述的一種基于尼爾弛豫時間的磁納米溫度測量方法，其特征在于，磁納米粒子的尼爾弛豫時間τ_N計算公式為：

ω表示交流激勵磁場頻率。

4.根據權利要求1所述的一種基于尼爾弛豫時間的磁納米溫度測量方法，其特征在于，

當A·ξ^C＜＜1時，采用公式反解溫度T；

否則，采用公式反解溫度T，A·ξ^C代表外加磁場對尼爾弛豫時間的影響，τ_N表示磁納米粒子的尼爾弛豫時間，c為常數項，ξ₀表示在指定溫度T₀下的外加磁場能量與熱能之比，A₁、A₂、A₃表示τ_N表達式相對于處的泰勒展開系數。

5.根據權利要求1-4任一項所述的一種基于尼爾弛豫時間的磁納米溫度測量方法，其特征在于，利用TMR磁傳感器檢測交流激勵磁場下待測對象區域的磁感應強度，以及交流激勵磁場下固體磁性納米粒子的磁化響應信號。