[发明专利]三角波激励磁场下磁性纳米粒子粒径分布测量系统及方法

权利要求书

1.一种三角波激励磁场下磁性纳米粒子粒径分布测量系统，其特征在于，包括激励磁场产生模块、磁场测量模块、数据采集处理模块，其中：

所述激励磁场产生模块包括函数波形发生器、功率放大器以及亥姆霍兹线圈，所述函数波形发生器产生的信号通过所述功率放大器进行放大后，驱动所述亥姆霍兹线圈产生激励磁场；

所述磁场测量模块包括采样电阻、探测线圈以及信号调理电路，所述采样电阻与所述亥姆霍兹线圈串联，用于通过检测所述采样电阻上的电压信号实现激励磁场的测量；所述探测线圈放置在所述亥姆霍兹线圈的中心区域，用于测量磁性纳米粒子样品磁化强度；所述信号调理电路对所述探测线圈输出的感应电压信号进行放大、滤波，并将所述感应电压信号还原成磁性纳米粒子样品磁化强度；

所述数据采集处理模块包括数据采集卡和计算机，所述数据采集卡将激励磁场波形和磁性纳米粒子样品磁化强度波形采集进所述计算机，所述计算机用于背景磁场的抑制、磁性纳米粒子磁化曲线的获取以及磁性纳米粒子粒径分布的获取。

2.如权利要求1所述的三角波激励磁场下磁性纳米粒子粒径分布测量系统，其特征在于，两个探测线圈反向串联，以消除所述激励磁场产生的感应电压，使得所述探测线圈的输出信号只包含所述磁性纳米粒子样品产生的感应电压。

3.如权利要求1或2所述的三角波激励磁场下磁性纳米粒子粒径分布测量系统，其特征在于，所述磁性纳米粒子样品放置在所述亥姆霍兹线圈的中心均匀磁场区域，且位于所述探测线圈的正上方。

4.如权利要求1或2所述的三角波激励磁场下磁性纳米粒子粒径分布测量系统，其特征在于，所述计算机抑制背景磁场的方法是：在放入所述磁性纳米粒子样品前，记录所述探测线圈测量得到的背景磁场波形，在放入所述磁性纳米粒子样品后，将所述探测线圈测量得到的信号减去记录的背景磁场波形。

5.如权利要求1或2所述的三角波激励磁场下磁性纳米粒子粒径分布测量系统，其特征在于，所述计算机对所述激励磁场波形和所述磁性纳米粒子样品磁化强度波形分别进行周期平均，获得单个周期的激励磁场波形和磁性纳米粒子样品磁化强度波形，再经过重采样获得激励磁场数组和对应的磁性纳米粒子样品磁化强度数组，进而得到所述磁性纳米粒子的磁化曲线。

6.如权利要求1或2所述的三角波激励磁场下磁性纳米粒子粒径分布测量系统，其特征在于，所述计算机利用全局搜索优化算法对所述磁性纳米粒子的磁化曲线进行拟合，得到所述磁性纳米粒子的粒径分布。

7.一种三角波激励磁场下磁性纳米粒子粒径分布测量方法，其特征在于，包括：

步骤1将磁性纳米粒子样品放置在如权利要求1所述的磁性纳米粒子粒径分布测量系统中；

步骤2向磁性纳米粒子样品所在的区域施加三角波激励磁场；

步骤3同时测量三角波激励磁场和磁性纳米粒子样品的磁化强度；

步骤4获得磁性纳米粒子的磁化曲线；

步骤5对所述磁化曲线进行拟合，得到磁性纳米粒子的粒径分布。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，给定三角波电流，根据以下公式对函数波形发生器产生的信号进行编辑，经功率放大器进行放大后，驱动亥姆霍兹线圈产生所述三角波激励磁场：

Uin=RHi+LHdidt+RSi]]>

其中，L_H、R_H分别表示亥姆霍兹线圈的电感和电阻；R_S表示与亥姆霍兹线圈串联的采样电阻；i表示亥姆霍兹线圈中的电流。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述步骤5中，利用全局搜索优化算法对所述磁性纳米粒子的磁化曲线进行拟合，得到所述磁性纳米粒子的粒径分布。