[发明专利]一种基于低场磁共振T2

说明书

本发明公开了一种基于低场磁共振T₂弛豫的磁纳米粒子温度计算方法，属于磁纳米材料测试技术领域。本发明将可以作为T₂造影剂的磁纳米粒子作为温度到磁场转换的媒介，进而建立T₂弛豫时间的温度特性。磁纳米粒子具有良好的温度敏感性，可以使得得到T₂弛豫时间与温度具有线性关系，通过测量T₂弛豫时间反映出温度变化，实现高精度测温。本发明利用在不同温度下测量磁纳米粒子的M‑H磁化曲线，求取磁纳米粒子感应磁化强度温度敏感性的磁场依赖性，并据此优选和低场磁共振仪主磁场适配的磁纳米粒子，最大化磁纳米粒子感应磁化强度的温度敏感性，实现高精度测温。

技术领域

本发明属于磁纳米材料测试技术领域，更具体地，涉及一种基于低场磁共振T₂弛豫的磁纳米粒子温度计算方法。

背景技术

磁学温度测量技术可穿透表面而直接探测物体内部温度，是目前生命、材料与微电子等学科领域具有广泛前景的技术前沿。磁学温度测量可望开启复杂传热结构或者复杂传热过程的物体内部温度测量(监控)新领域。然而，自百年前皮埃尔·居里提出磁学温度测量思想以来，磁学方法实现的温度测量方法及装置始终没有突破。依据居里顺磁定理，顺磁体经非接触测量得到磁化率，进而反比运算可得热力学温度T，但目前仅用于解决1K 以下超低温物理的测温难题。

如果要提高磁学测温中的信噪比，首先在于寻找比氢核、钆更为高效的温度到磁场的转换元件。近年来出现的磁纳米粒子，是纳米尺度的Fe₃O₄。磁纳米粒子既保持强磁性又在很宽温度区间表现超顺磁性，是迄今为止已知的最高效的温-磁转换材料之一。自2008年以来，先后有多个研究小组研究了利用磁纳米粒子作为温度敏感元件的单点温度测量技术，利用各种磁测试系统先后实现了0.3度，0.1度测量精度。其中，钟景等人通过对磁纳米粒子在单频交流磁场激励下的磁化强度温度敏感性进行研究，提出单频交变磁场激励下的温度测量方法，但是该方法要求对磁纳米粒子感应磁化强度的高次谐波信息进行高精度测量，测量难度大。

高分辨率磁学温度测量的瓶颈在于寻求核磁与磁纳米温度测量的兼容系统。在核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)中，超顺磁纳米粒子被认为可以影响横向弛豫时间(T₂)。

发明内容

针对现有技术中现有磁学温度成像中的测温精度低、线性度差、成像困难等问题，本发明提供了一种基于低场磁共振T₂弛豫的磁纳米粒子温度计算方法，其目的在于利用磁纳米粒子作为T₂造影剂，在低场(磁场强度≤0.5T)磁共振系统下，通过测量T₂弛豫时间，即可计算得到温度，实现高灵敏度的温度测量。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于低场磁共振T₂弛豫的磁纳米粒子温度计算方法，该方法包括以下步骤：

S1.选择不同测试温度点，选择粒径、饱和磁化强度、温度敏感性不同的备选氧化铁磁性纳米试剂，测量各测试温度点下各备选氧化铁磁性纳米试剂的M-H磁化曲线；

S2.对各离散激励磁场值μ₀H下各备选氧化铁磁性纳米粒子在不同温度 T下测量到的感应磁化强度M和温度T进行拟合，得到各备选氧化铁磁性纳米粒子的|dM/dT|-μ₀H曲线；

S3.根据所用低场磁共振仪的主磁场值，选择在该主磁场下|dM/dT|取值最大的备选氧化铁磁性纳米粒子，制备该氧化铁磁性纳米粒子水溶液；

S4.在不同测试温度点利用该低场磁共振仪测量该氧化铁磁性纳米粒子水溶液的T₂弛豫时间；