CN113219382A - 基于serf原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置 - Google Patents

基于serf原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113219382A
CN113219382A CN202110478500.6A CN202110478500A CN113219382A CN 113219382 A CN113219382 A CN 113219382A CN 202110478500 A CN202110478500 A CN 202110478500A CN 113219382 A CN113219382 A CN 113219382A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature control
gas chamber
shell
wave plate
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110478500.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113219382B (zh
Inventor
林强
阮乂
郑文强
阮丽梦
何祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN202110478500.6A priority Critical patent/CN113219382B/zh
Publication of CN113219382A publication Critical patent/CN113219382A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113219382B publication Critical patent/CN113219382B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

基于SERF原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置，包括激光生成模块、气室加热模块、温度控制模块、控温气室壳和信号接收模块；所述激光生成模块包括激光器及沿激光束光路依次设置的第一1/2波片、偏振分束器和1/4波片；温度控制模块包括泵、水冷管道、样品台和PID控制器；气室加热模块包括铷气室和加热系统，信号接收模块包括第二1/2波片、沃拉斯顿棱镜和两个光电二极管，经过铷气室后的激光束，依次通过第二1/2波片、沃拉斯顿棱镜后由两个光电二极管接收做差分放大处理后传入电脑。本发明结构简单，成本低，可检测较为微弱的磁场信号；生物活体样品可处于活性最强的温度下，实现对样品进行长时间的监测。

Description

基于SERF原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置
技术领域
本发明涉及生物磁场检测技术领域，尤其涉及基于SERF原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置。
背景技术
无自旋弛豫原子磁力仪(spin exchange relaxation free atomicmagnetometer，SERF)作为一种灵敏度较高的磁力仪被广泛的应用在弱磁场的检测中。磁场作为一种最基础的物理量，包含了所有的电磁信息。在生物医学检测领域，高灵敏度磁力仪是一种重要的分析测量仪器。然而，SERF磁力仪原子气室的工作温度在一百摄氏度以上，不适用于生物活体样品的弱磁场检测。因此，需要一种可对生物活体样品所处环境温度进行精确控制的系统。
发明内容
为克服上述问题，本发明提供一种基于SERF原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置。
本发明采用的技术方案是：基于SERF原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置，包括激光生成模块、气室加热模块、温度控制模块、控温气室壳和信号接收模块；
所述激光生成模块包括激光器及沿激光束光路依次设置的第一1/2波片、偏振分束器和1/4波片，激光器射出的激光束依次经过第一1/2波片、偏振分束器和1/4波片后入射至控温气室壳；
所述控温气室壳包括中空的矩形壳体，壳体的左、右侧壁面分别开设有通光口，通光口位于光路上供激光束通过；控温气室壳的顶面开有方孔；壳体的前、后侧壁分别开设有水冷管道口和加热线圈口，加热线圈口位于水冷管道口的下方；
所述温度控制模块包括泵、水冷管道、样品台和PID控制器；样品台设置在壳体内且位于方孔的下方，水冷管道设置在样品台的下方并穿过壳体的水冷管道口，水冷管道的两端与水冷箱连接以形成冷却循环；水冷管道上设有泵，泵与PID控制器连接由PID控制器控制驱动；
所述气室加热模块包括铷气室和加热系统，壳体内且位于水冷管道的下方设有一层隔热层，隔热层的下方设有气室架；铷气室安装在气室架上，铷气室位于光路上供激光束通过；加热系统包括用于对铷气室加热的加热线圈，加热线圈设置在铷气室的下方并位于加热线圈口的对应位置上；
所述信号接收模块包括沿激光束光路依次设置的第二1/2波片、沃拉斯顿棱镜和两个光电二极管，经过铷气室后的激光束，依次通过第二1/2波片、沃拉斯顿棱镜后由两个光电二极管接收做差分放大处理后传入电脑。
进一步，所述隔热层与铷气室之间设有空气层。
进一步，所述水冷管道内设有去离子水。
进一步，所述隔热层采用尼龙加纤材料制成。
本发明的有益效果是：
(1)利用去离子水进行降温，结构简单，成本低；
(2)样品与气室距离近，可检测较为微弱的磁场信号；
(3)生物活体样品可处于活性最强的温度下，实现对样品进行长时间的监测。
附图说明
图1是本发明的系统设计图；
图2是本发明的控温气室壳结构剖面图；
图3是本发明的控温气室壳结构立体图。
附图标记说明：1、样品台；2、水冷管道口；3、隔热层；4、气室架；5、通光口；6、加热线圈口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照附图，基于SERF原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置，包括激光生成模块、气室加热模块、温度控制模块和信号接收模块，其中，气室加热模块、温度控制模块设置在控温气室壳中；
所述激光生成模块包括激光器及沿激光束光路依次设置的第一1/2波片、偏振分束器(PBS)和1/4波片，激光器发射所需频率的激光束，通过偏振分束器(PBS)将激光束分为两束线偏振激光，其中1/2波片用于调整两束激光的光功率。线偏振激光在经过一定角度的1/4波片后可得到45°椭圆偏振光。所述激光生成模块可实现对激光功率、频率和偏振态的选择与稳定。激光器射出的激光束依次经过第一1/2波片、偏振分束器(PBS)和1/4波片后入射至控温气室壳；
参见图2～3，所述控温气室壳包括中空的矩形壳体，壳体的左、右侧壁面分别开设有通光口5，通光口5位于光路上供激光束通过；控温气室壳的顶面开有方孔；壳体的前、后侧壁分别开设有水冷管道口2和加热线圈口6，加热线圈口6位于水冷管道口2的下方；
所述温度控制模块包括泵、水冷管道、样品台1和PID控制器；样品台1设置在壳体内且位于方孔的下方，水冷管道设置在样品台1的下方并穿过壳体的水冷管道口2，水冷管道的两端与水冷箱连接以形成冷却循环；水冷管道上设有泵，泵与PID控制器连接由PID控制器控制驱动；水冷管道内设有去离子水，利用可编程蠕动泵，将去离子水以一定流速不断泵入样品台1下，来降低样品台1的温度，在样品台与可编程蠕动泵之间利用PID形成负反馈。当温度高于设定温度时，控制泵加快流速，当温度低于设定温度时，控制泵减慢流速。所述温度控制模块可将样品台温度维持在所测生物活体样品的活性最强的温度上。
所述气室加热模块包括铷(Rb)气室和加热系统，铷(Rb)气室安装在壳体内的气室架4上，铷(Rb)气室位于光路上供激光束通过；加热系统包括加热线圈，加热线圈设置在铷气室的下方并位于加热线圈口6的对应位置上，对气室进行加热，一般需加热至160℃。在气室上方有0.5mm空气层与0.8mm尼龙加纤材料隔热层，可将温度降至80℃左右。激光束在通过通光口5后贯穿铷气室从另一侧的通光口5射出后，入射至信号接收模块；
所述信号接收模块包括沿激光束光路依次设置的第二1/2波片、沃拉斯顿(Wollaston)棱镜和两个光电二极管(PD)，经过铷(Rb)气室后的激光束，依次通过第二1/2波片、沃拉斯顿(Wollaston)棱镜后由两个光电二极管(PD)接收做差分放大处理后输入电脑，做后续的信号分析。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.基于SERF原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置，其特征在于：包括激光生成模块、气室加热模块、温度控制模块、控温气室壳和信号接收模块；
所述激光生成模块包括激光器及沿激光束光路依次设置的第一1/2波片、偏振分束器和1/4波片，激光器射出的激光束依次经过第一1/2波片、偏振分束器和1/4波片后入射至控温气室壳；
所述控温气室壳包括中空的矩形壳体，壳体的左、右侧壁面分别开设有通光口(5)，通光口(5)位于光路上供激光束通过；控温气室壳的顶面开有方孔；壳体的前、后侧壁分别开设有水冷管道口(2)和加热线圈口(6)，加热线圈口(6)位于水冷管道口(2)的下方；
所述温度控制模块包括泵、水冷管道、样品台(1)和PID控制器；样品台(1)设置在壳体内且位于方孔的下方，水冷管道设置在样品台(1)的下方并穿过壳体的水冷管道口(2)，水冷管道的两端与水冷箱连接以形成冷却循环；水冷管道上设有泵，泵与PID控制器连接由PID控制器控制驱动；
所述气室加热模块包括铷气室和加热系统，壳体内且位于水冷管道的下方设有一层隔热层(3)，隔热层(3)的下方设有气室架(4)；铷气室安装在气室架(4)上，铷气室位于光路上供激光束通过；加热系统包括用于对铷气室加热的加热线圈，加热线圈设置在铷气室的下方并位于加热线圈口(6)的对应位置上；
所述信号接收模块包括沿激光束光路依次设置的第二1/2波片、沃拉斯顿棱镜和两个光电二极管，经过铷气室后的激光束，依次通过第二1/2波片、沃拉斯顿棱镜后由两个光电二极管接收做差分放大处理后传入电脑。
2.基于SERF原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置，其特征在于：所述隔热层(3)与铷气室之间设有空气层。
3.基于SERF原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置，其特征在于：所述水冷管道内设有去离子水。
4.基于SERF原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置，其特征在于：所述隔热层(3)采用尼龙加纤材料制成。
CN202110478500.6A 2021-04-30 2021-04-30 基于serf原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置 Active CN113219382B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110478500.6A CN113219382B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 基于serf原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110478500.6A CN113219382B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 基于serf原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113219382A true CN113219382A (zh) 2021-08-06
CN113219382B CN113219382B (zh) 2022-10-11

Family

ID=77090211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110478500.6A Active CN113219382B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 基于serf原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113219382B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114895729A (zh) * 2022-05-16 2022-08-12 上海理工大学 一种基于原位控制的碱金属气室激光加热装置
CN117147004A (zh) * 2023-10-30 2023-12-01 之江实验室 一种用于弱磁场环境下的高精度温度与磁场信号测量装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014092445A (ja) * 2012-11-02 2014-05-19 Seiko Epson Corp 磁場測定装置および磁場測定方法
CN203950025U (zh) * 2014-06-13 2014-11-19 北京航天控制仪器研究所 一种基于相干粒子数俘获效应的磁场测量装置
CN105301527A (zh) * 2014-07-24 2016-02-03 精工爱普生株式会社 气室以及磁测定装置
CN106932738A (zh) * 2017-03-14 2017-07-07 北京航天控制仪器研究所 一种光纤型cpt原子磁力仪物理系统
CN109998519A (zh) * 2019-04-19 2019-07-12 北京航空航天大学 一种基于serf原子磁强计的心磁测量及心磁图生成系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014092445A (ja) * 2012-11-02 2014-05-19 Seiko Epson Corp 磁場測定装置および磁場測定方法
CN203950025U (zh) * 2014-06-13 2014-11-19 北京航天控制仪器研究所 一种基于相干粒子数俘获效应的磁场测量装置
CN105301527A (zh) * 2014-07-24 2016-02-03 精工爱普生株式会社 气室以及磁测定装置
CN106932738A (zh) * 2017-03-14 2017-07-07 北京航天控制仪器研究所 一种光纤型cpt原子磁力仪物理系统
CN109998519A (zh) * 2019-04-19 2019-07-12 北京航空航天大学 一种基于serf原子磁强计的心磁测量及心磁图生成系统

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KASPER JENSEN等: "Magnetocardiography on an isolated animal heart with a room-temperature optically pumped magnetometer", 《ARXIV》 *
VISHAL K. SHAH等: "A Compact, High Performance Atomic Magnetometer for Biomedical Applications", 《ARXIV》 *
孙晓洁等: "小型化原子磁场测量关键技术研究", 《量子光学学报》 *
王言章等: "用于SERF原子磁力仪的原子气室无磁加热系统", 《吉林大学学报(工学版)》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114895729A (zh) * 2022-05-16 2022-08-12 上海理工大学 一种基于原位控制的碱金属气室激光加热装置
CN114895729B (zh) * 2022-05-16 2023-08-29 上海理工大学 一种基于原位控制的碱金属气室激光加热装置
CN117147004A (zh) * 2023-10-30 2023-12-01 之江实验室 一种用于弱磁场环境下的高精度温度与磁场信号测量装置
CN117147004B (zh) * 2023-10-30 2024-03-26 之江实验室 一种用于弱磁场环境下的高精度温度与磁场信号测量装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113219382B (zh) 2022-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113219382B (zh) 基于serf原子磁力仪在生物磁场检测中的样品控温装置
US3884640A (en) Apparatus to analyze fluids
TWI294963B (zh)
KR102081480B1 (ko) 고속 핵산증폭 장치
JP6104262B2 (ja) 非侵入的なバイオリアクターのモニタリング
CN104614317B (zh) 一种双管并排式石英音叉增强型光声光谱检测装置
WO2022267555A1 (zh) 径向腔石英增强光声光谱测声器及其气体探测装置
CN103149955B (zh) 一种用于积分腔光谱技术同位素分析的温度精确控制装置
CN205027888U (zh) 一种全光学设计的磁传感装置
KR102119437B1 (ko) Pcr칩
CN109444139A (zh) 一种基于光纤激光灯的微生物检测仪
KR20110092354A (ko) 가스 센서 장치
Buhler et al. Automated multichamber time-lapse videography for long-term in vivo observation of migrating cells
JP2006201101A (ja) ガス濃度制御槽
CN103278663A (zh) 一种基于玻璃微针的单分子力谱与磁镊兼用装置及方法
CN207502381U (zh) 一种恒温旋光仪
CN216227516U (zh) 真空加热装置及真空加热系统
CN209148555U (zh) 一种基于光纤激光灯的微生物检测仪
CN220085039U (zh) 一种高低温磁光克尔检测设备
US20240158732A1 (en) Incubation device and modular incubation system
CN220671316U (zh) 测定发动机冷却液冰点的装置
CN116973326A (zh) 一种同时测量多种气体浓度的便携式低功耗仪器
JPH102790A (ja) レーザ出力検出器およびレーザ発振器
JP2019017340A (ja) 細胞培養観察装置と細胞観察ユニット
Howard et al. A novel device for total acoustic output measurement of high power transducers

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant