光学式磁界センサとゴーストイメージングを用いた三次元磁界分布情報の取得

利用光学磁场传感器和重影成像获取三维磁场分布信息

基本信息

批准号：
21K04082
负责人：
田上周路
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kochi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04082/
关键词：
交流磁界分布光学式磁界センサミラーアレイデバイスロックインアンプ圧縮センシングゴーストイメージング磁気ナノ粒子磁界分布 3次元情報誘導コイル電磁誘導信号源推定磁界センサ三次元計測光ポンピングアルカリ金属

项目摘要

磁気ナノ粒子集合体からの信号検出と位置推定について、光学式磁界センサを用いた新たな測定手法の実証を行った。磁気応答信号はロックインアンプの位相検波機能を利用して測定し、励起磁界信号を参照信号とすることで、直交信号成分を粒子からの磁界信号として検出できる。また、センサの感度が良いことから、従来よりも大幅に微弱な励起磁界を印加し、その磁気応答の検出を試みた。磁気ナノ粒子としてレゾビストを使用し、異なる濃度による信号強度の変化を測定した。検証実験の結果、微粒子濃度に対して線形な信号を取得することができた。一方で、微粒子からの磁気応答信号が微弱であるため、信号対雑音比の良好な磁界分布の画像を取得することは困難であった。そこで、励起磁界の周波数を変化させることで信号対雑音比の改善に取り組み、磁界分布画像の改善を確認した。また、ミラーアレイデバイスを用いた画像取得において、測定時間の改善を検討した。シングルピクセルイメージングにおける圧縮センシングについて検討を行い、ランダムパターンを照明するゴーストイメージングにおいて、これまでは取得する画素数以上の測定回数が必要であったが、概ね測定回数の大幅な低減が可能であるとの結果がシミュレーション結果で得られた。また、取得画像の種類やノイズレベルによって画像取得できる測定回数が変化することも確認できたため、磁界分布画像に最適な画像取得技術について引き続き検討が必要である。

我们展示了一种使用光学磁场传感器进行磁性纳米颗粒聚集体信号检测和位置估计的新测量方法。利用锁定放大器的相位检测功能测量磁响应信号，并利用激励磁场信号作为参考信号，可以检测正交信号分量作为来自颗粒的磁场信号。此外，由于传感器具有良好的灵敏度，我们施加了比传统传感器弱得多的激励磁场，并尝试检测磁响应。使用Resovist作为磁性纳米粒子，测量了不同浓度引起的信号强度的变化。验证实验的结果是，我们能够获得相对于颗粒浓度的线性信号。另一方面，由于来自细颗粒的磁响应信号较弱，因此很难获得具有良好信噪比的磁场分布图像。因此，我们尝试通过改变激励磁场的频率来提高信噪比，并证实磁场分布图像得到了改善。我们还研究了使用反射镜阵列设备来缩短图像采集测量时间的方法。我们研究了单像素成像中的压缩传感，发现照亮随机图案的重影成像以前需要比要获取的像素数量更多的测量，但可以显着减少测量数量，结果如下。仿真结果中得到。我们还确认，可以进行的测量次数根据图像类型和噪声水平而变化，因此我们需要继续研究磁场分布图像的最佳图像采集技术。