Name: optimized setup and protocol for magnetic domain imaging with in situ hysteresis measurement
Uploaded: 2017-11-07T15:00:00.000+00:00
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1 ですドメインの In-situ BH 計測とイメージングのため試験片の準備 <ol><li>マシン 2 U 字部 (パーツ A と B) 鋼から興味、で 図 1 に示すように、。放電加工 (EDM)。2 つの部分、すなわち 1 mm 厚い水平部分 1 mm の部分は、面取りの違いは知られていることを確認するように設計、必要なサンプル (A 部) の後 (本稿で 1.5 mm) 厚さがマウントされ、地面 (を参照してください 図 1 の詳細の寸法およびプロシージャの 2.1 2.4).</li>
</ol> 2。金属試料の調製 <ol><li>ホット圧縮マウント部分 A、できれば透明マウントを生成する化合物を使用しています 。
	注意: 圧縮の実装時、サンプルを損傷を避けるため化合物の適切な量を使用します。マウントの最終的な厚さはサンプルの高さよりも大きく 5-10 の mm をする必要があります。それは、ドメイン構造にいくつかの効果につながる可能性があります圧縮装着により生ずる残留応力がある可能性がありますは注目に値するです。
	<ol><li>場所の部分、上向き圧縮実装機の金型内に 2 本の足と</li>。
		<li>メタクリル酸メチル化合物粉末の約 20 mL を型に追加します</li>。
		<li>次のパラメーターの実装サイクルを開始: 加熱時間 - 4.5 分、冷却時間 - 4 分、圧力 - 290 バーと温度 - 180 ° C</li>
		<li>は、サイクルが終わったらマウントを取るし、厚みをチェックします。それは 20-25 mm の間にする必要があります</li>。
	</ol></li> <li>研削盤に 320 グリット SiC ペーパーを使用して足のベースは表面に明らかにされるまでそれを直面している U 字サンプルの 2 つの脚をマウントされたサンプルの側を挽く 。
	注: 自動研削研削後マウントの 2 つの平面が平行してください</li>。
	<li>マウントの他の側面を挽くし、長方形の表面を明らかにするまでに挽く頻繁に U 字のサンプル表面の平らな部分までのチェックが表示されます</li>。
	<li>は、キャリパーを使用して明らかにサンプルの長さを測定し、慎重に研削を続行、頻繁に測定します。明らかにサンプルの長さ、最初増える (通常強 23 mm 初期の長方形の形が明らかにされるとき)。停止研削長さ 25.05 ± に達するとすぐに 0.05 mm。この時点で、洗練されたサンプルが持っているセンサー部 ( 図 1 B) と同じ寸法すなわち 25 mm 長さと 1.5 mm 厚。このプロシージャは、(A 図 1) サンプルのデザイン面取りと一緒に研削後数十ミクロン程度の許容範囲内で、知られていると必要な試料の厚さを与える</li>。
	<li>ポーランド語ソフト鋼 14 の標準的な金属サンプル準備手順に従ってサンプル 。
	注意: 研磨しないでください再サンプルでは、これは試料の厚さを変更し、従って不正確な BH 測定を引き起こすと</li>。
	<li>磨かれた表面がマットに変わったら、1-5 秒の適切な試薬 (例えば 2% 純鉄の低炭素鋼 nital) の綿棒を使用して洗練されたサンプルを etch</li>。
	<li>では、光学顕微鏡下でサンプルを確認してください。効果的なエッチングは明らかにサンプルの微細構造を明らかにします</li>。
	<li>は、1 μ m ダイヤモンド エッチング表面層が完全に削除されるまでの研磨剤を使用して、再度サンプルをポーランド語します。よくわからない場合を顕微鏡下で確認してください</li>。
	4 - 6 回の <li>繰り返し手順 2.6 2.8 です。これは、加工硬化層を削除します</li>。
	<li>は、2 分のアルミナ懸濁液を用いた研磨仕上げ 
	注: 実験がここで一時停止にすることができます</li>。
</ol> 3。磁束密度 (B) 測定コイルの作製 <ol><li>部分 B は、 図 1 に示したを使用してセンサーを作る。
	<ol><li>ラップ部分 B の u 字型 (すなわち 長辺) の基盤に沿って両面テープの層</li>
		<li>0.20 mm 直径エナメル銅線を使用して、1 つのレイヤーをラップ、50 B、コイルの両端に線の 100 ミリメートルの周りを残し部の長辺周りのコイルを有効にします</li>。
		<li>800 の屑の紙やすりを使用してワイヤーの各端の最後の 20 の mm からエナメル質を削除します</li>。
	</ol></li> <li>コイルとサンプルの電気的な短絡を確認します。
	<ol><li>は、マルチメータを取るし、継続性をテストするように設定。パート B と他の 1 本のワイヤーの端に 1 つのプローブを接触します 。
		注: 必要がありますコイルと、サンプル間の連続コイルとサンプル間の連続性があるサンプルが短絡線とコイルを削除および再適用する必要があります</li>。
	</ol></li></ol> 4。設定をドメイン イメージング リグ <ol><li>インストール/修正 図 2 に示す試験装置のサンプル。
	<ol><li>平らな面に 図 2 (a) に示すように、フロント ・ プレートを置き、フロント ・ プレートの穴にマウントされたサンプルを適合します</li>。
		<li>の場所でそれを保持するためにマウントされたサンプルのまわりを接着剤銃からホットメルトを適用します</li>。
		<li>試料ホルダーの底にコイルを励起によりパート B を挿入; 約 1 mm サンプル試料ホルダーの上からはみ出したりします</li>。
		<li>試料ホルダーの背面にバック プレートを修正し、ホール センサーは、目視によるサンプルと揃っていることを確認、下ナットを仮締めします</li>。
		<li>容易なアセンブリおよび配置のための電磁石を形成する励磁コイルに励磁電流を適用します</li>。
		<li>によってと同様、(最大力、完璧なアライメントを感じた) の前述の電磁石の磁気力の助けを借りて下部部分 B は 図 2 のように、部品 A の上部に揃えます目視検査サンプルをマウントする場合透過的です。パート A とパート B の正確な結合は、BH ループ測定の精度が重要です。詳細な説明のための議論を参照してください</li>。
		<li>サンプル ホルダーにトップ プレートをボルトします</li>。
		<li>は、パート A とパート B の間の圧力を適用する下のナットを締めるそれは締材料やそれゆえ応力誘起ドメイン構造に及ぼすストレスを引き起こす可能性があることは注目に値するです。試験装置 図 2 b のようになります</li>。
	</ol></li> <li>レベルのビジョンのフィールド間で一貫して良い中心のサンプル。客観的なレンズ 50 回以上使用され、磁性流体を適用する前に行う必要がありますこの手順お勧め。
	<ol><li>の粘土をきれいなガラス スライド上にチェリーのサイズをのせて</li>。
		<li>サンプルとモデリング粘土の上にあるリモート テスト マシン群は、約リグに合わせてセンター場所</li>。
		<li>レンズ保護のため試料表面上に組織の 3 つのシートを配置します</li>。
		<li>プレス揃えて約サンプルの顕微鏡の平準化プレスを使用して全体のテストリグ センター レベル</li>。
	</ol></li></ol> 5。磁気ドメイン イメージング <ol><li>油ベース磁性流体の希釈。
	<ol><li>1 mL のピペットを使用して油ベース磁性流体を描画し、5 mL バイアルに追加します</li>。
		<li>磁性流体のバイアルに元溶媒 (炭化水素油) 0.5 mL を追加します</li>。
		<li>10 を振る s.</li>
	</ol ></li> <li>サンプルに磁性流体のアプリケーション。
	<ol><li>ピペットを使用して磁性流体の一滴 (約 0.25 mL) を描画し、試料表面に適用されます</li>。
		<li>はサンプルにきれいな顕微鏡のスライドを入れて薄くて均一な層を形成する試料をスライド ガラスをゆっくりとスライドします。良いフィニッシュは琥珀色で半透明にする必要があります</li>。
	</ol></li> <li>静的領域イメージング <ol><li>磁性流体が乾く前に光学顕微鏡の下でドメイン パターンを観察します。(絞りを調整すること) によって最適なコントラストのための十分な照明と小さな開口部を使用します 。
		注意: 磁性流体の強いライトへの露出を避けるため必要以上に長く、これは磁性流体を乾燥可能性があります</li>。
		<li>ワイプまたはアセトンで洗浄領域イメージング後に磁性流体を削除します</li>。
		<li>サンプル表面を徹底的にきれいにし、実験後の試料を乾燥します</li>。
	</ol></li> <li>動的領域イメージング <ol><li>高速ビデオ カメラを顕微鏡に接続します</li>。
		<li>は、磁気フィールドを移動 DWs を作成するサンプルに適用します。存在のテスト装置は、試料表面と並行して最大 4 kA/m のフィールドを適用する使用できます。表面に垂直な軸を持つコイルを用いた垂直フィールドを適用できます</li>。
		<li>は、リモート テスト マシン群にサンプルをしっかり固定します。ホットメルト接着剤銃を使用して必要に応じてサンプルの周りを適用します。固化した接着剤は、実験後に簡単に削除できます 。
		注: 手順 5.1 5.2 も適用されますここ</li>。
	</ol></li></ol> 6 その場で BH 測定およびドメイン イメージング <ol><li>イメージング システムを 図 3 に示すように、その場で ドメインを接続。。
	<ol><li>接続センサー励起 BH アナライザーの出力にコイルします。マンチェスターの大学によって開発された社内の BH アナライザーを使用しました。私たちの以前の文書 15 で詳細な説明を見つけることができます</li>。
		<li>ホール センサーを BH アナライザーの H の入力チャネルに接続します</li>。
		<li>センサー B コイルを BH アナライザーの B の入力チャネルに接続します</li>。
		<li>BH アナライザーの H と B の出力を (DA として以下をボックス化と呼ばれる) ミダス DA BNC ブレイク アウト ボックスの 2 つのアナログ入力チャンネルに接続それぞれ両方の入力が地上の源 (GS) に設定されていることを確認します</li>。
		<li>高速カメラの同期で同期 DA のアウト ボックスに接続します</li>。
		<li>高速カメラのトリガーを DA ボックスのトリガーに接続します</li>。
	</ol></li> <li>BH アナライザー ソフトウェアにおけるテスト パラメーターを入力します。サンプルの断面積 m 2 に入力してください。この場合は 6 × 10 - 6 m 2.</li>
	<li>DA のソフトウェアの命令に従ってデータ同期パラメーターを設定します。
	<ol><li>料金 (2,000/秒) のフレーム (1 フレームあたり 4) ごとに 1 データ ポイントの数を掛けた高速カメラのフレーム レート (500 フレーム/秒) に同期を設定します</li>。
		<li>カメラのそれと同じである (パーセンテージ) で前トリガーの長さを設定します</li>。
	</ol></li> <li>高速ビデオカメラを録音準備完了に設定します。つまり、カメラがトリガーされるを待って開始されます</li>。
	<li>BH アナライザーをオンにし、主要なループを測定する 1 Hz 励起正弦波電流を適用; BH ループのイメージが表示されます</li>。
	<li>測定の BH のループは大体チェックは磁力、残留磁束密度、磁気飽和などの面で期待されています。ない場合、パート A とパート B の間の機械的結合を調べる必要があります</li>。
	<li>いずれかのトリガーを送信することによって信号の BH アナライザーから、DA のソフトウェア インターフェイスのトリガー ボタンを押してカメラをトリガーします</li>。
	<li>停止録音データとビデオは、少なくとも 1 つの BH 後ループ サイクル DA のソフトウェアにします</li>。
	<li>BH アナライザーをオフにします 。
	注意: 保たない電気現在直流 (DC) が使用され、現在はサンプルを熱するし、すぐに磁性流体を乾燥として長い間特に実行してサンプル</li>。
	<li>きれいなサンプルと将来の分析のため更新します</li>。
</ol>

<ol>
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金属試料はビッター法によるドメイン パターンの品質に重要です。初期粗研削から継承された地下の被害は、実際のドメイン構造を隠すことが。これらの人工の効果は、通常、dws 社と歪、損傷、時に迷路のようなパターンに関連付けられている多くのマイナーなドメイン機能のコントラストが低いになります。非晶質の表面層は、典型的でないドメイン構造を与えるし、深刻な表面の損傷によりフォームがあります。つまり、ドメインは、最初の場所で地下の損傷を最小限にするイメージングのための金属サンプルを研削中に細心の注意を取ることが重要です。ようはこの紙または長い化学的機械的研磨をお勧めしますエッチング研磨サイクル、残りを削除する必要の追加の手順には、表面層が破損しています。1 つは過剰な研削として、その場で BH用試料作製の余分な世話をする必要がありますまたは試料の厚さを変更する再研削部品 B における磁束密度分布の測定による部分の磁束密度を推定した正確な厚さの知識は正しいB値を決定する必要ソフトウェアによって出力Bの値は、厚さ誤差 10% はBの値に約 10% のエラーにつながる、断面積に比例関係はしかし、非線型の測定後の簡単な調整はできませんので。過剰土壌サンプルはドメイン イメージングのためまだ使用できますが、測定のBHループができないこと定量的検査されているサンプルの一部の本当のBHカーブの代表に注意してください。H測定B値が減らされた厚さのため小さいながら実際の値の約を代表とするが、それゆえ、平らな部分の断面積。Overgrinding、場合 1 つ取ることができる結局領域イメージングは、完了し、(センサー) のための in situ測定 B 値をスケールの厚さを測定するためにマウントからサンプル要因によって設計/最終的な厚さに等しい救済手段としてのみ (用サンプル)、本物のB値を概算します。
磁性流体の活動は、動的領域イメージングに特に重要です。DW の動きの 1 つをチェックする必要があります期待に満たない場合、DC を使用して精通しているサンプルに磁性流体性能応用分野です。問題は、磁性流体を取り替える必要があります。 場合、新鮮な磁性流体が最も活発と貯蔵の間に定着します。新鮮な磁性流体の小さな量を作るには、各実験のためオリジナル溶剤を用いた希釈によってそれをお勧めします。後者はサプライヤー (ルネ ・ V, 2016) によるとマイクロ秒の範囲内であると考えられている一方、磁性流体または (調査の下でサンプルのドメイン構造の変更) への応答時間の活動上のデータはご利用いただけません。この調査で動的ドメイン用磁気フィールドを適用する周波数は 1 Hz も主要なBHループ測定の最適周波数であります。磁性流体磁化に高い周波数での性能はまだ評価します。
苦いメソッドは便利で敏感ながら、解像度は比較的低い (約 1 μ m) 11です。DWs で別に示す鋼静的ドメイン パターンの手法の適用を制限するこの &#62; 2 μ m。しかし、それはまだ応用分野の行動のもとで動的ドメイン用のドメインとしての値のサイズが増加します。現在のリモート テスト マシン群は、フィールド原 BH測定用試料表面と平行のみ適用できます。結晶集合組織の影響や穀物方向づけられる鋼を確実に適切なサンプル印刷の向きを選択する試験片サンプリングの段階でテクスチャまたは穀物の方向を考慮する必要があります 1 つの DW の移動プロセスを研究。
その場で BHループ測定の意義は、二重されています。まず、応用分野と磁気特性の観点から DW 運動プロセスの定量的解釈を有効化します。第二に、それはBHループ動作、磁気特性と鋼の微細構造の間のリンクを確立するのに役立ち、微細構造評価のための EM センサー信号の解釈が可能になります。まだやりがいや DW 運動プロセスおよび/またはドメイン構造を複雑な微細構造にリンクする大きな意義の特に結晶粒方位。今後、電子背面散乱回折 (EBSD) 試料の分析を実施し、静的および動的なドメイン パターンにマップされます。結果は、異なった穀物で見られるドメイン パターンと応用分野の障壁に対する結晶粒方位に関連付けられている別のドメイン壁の移動プロセスの種類を解釈するのに役立ちます。
このメソッドによって生成されるBHのループを正しく実装された場合使用すべき生産に近い閉磁路リング サンプル部品 a と B は閉磁路を形成します。ただし、両方の部分が完全に一緒に取り付けられていない場合の空隙磁気回路に導入されます、結果が歪みます。この歪みはBHループせん断; としてそれ自身を示す最大H、磁気残留の減少、「斜め」になって表示されるループの増加で特徴づけられるよく知られている効果。取り付ける前にパーツ A を使用してしたがって、テスト中に取得したループに比較するBHのループを取得するBHループ測定システムを使用する磁気結合を評価して、再現性の最適化をお勧めです。
パート A とパート B の次の要因と要件を考慮した寸法を選びました。パート A とパート B の違いの理由は、ステップ 2.1 で説明されています。主にステップ 2 で説明した実装工程指示水平長さ (25 mm を参照してください図 1) これらのテストに使用するサンプルの。水平方向の長さと深さ (4 mm、図 1) によって決まる大きな洗練された表面領域は、サンプル準備と同様、光学顕微鏡に有益です。試料の厚みは最低限検査対象物から充分な剛性のサンプルを生成する必要をする必要があります。1.5 mm の場合。厚さを選ぶとき、実用性と加工のコストを考慮も必要があります。小さい横の断面サンプル、励起により生成することができますが大きいほどの磁束密度は、所定の電流用コイルします。高い電流はより多くの熱が生成されているとすぐに乾く磁性流体に します。励磁コイルのターン数が多いが望ましいです。(15 mm,図 1) の 2 本の足の長さは、リグの高さを決定します。後者は試料ステージと顕微鏡の対物レンズの最大間隔よりも小さい必要があります。最大磁束密度と応用分野のユーザーによって決定される最高アプリケーションに固有です。BHのループに近い彩度 ( BHのループは、非常に小さい dB/dH を展覧会)、しかし、曲線のこのセクションは非常に低い応用分野から非常に高い応用分野に広がっているし、値が必要になるときの観察から明らかです。100 kA/m 材料の前に、磁気飽和すると本当に言えます。最大の経験から応用分野 (純粋な鉄または柔らかい鋼などすべての鋼は、このパプで勉強のため 2 kA/mr) - 10 kA/m (の例えばマルテン サイト鋼ハード鋼) 主要なBHのループ、それの '膝' を超えてサンプルを磁化させる必要がありますが発生する最も重要なドメイン壁の動きが期待されます。
要約すると、その場で BH測定ドメイン イメージングのための現在のシステムは、DW 動きを組み合わせるために働いて処理鋼のBHのループに直接証明しました。このメソッドは、さらに微細構造キャラクタリゼーションと組み合わせて、鋼の微細構造磁気特性の関係に関する基礎的研究のための有用なツールになること予想されます。

様々 な電磁 (EM) センサーを開発または評価と産業処理、熱処理またはサービス露出1 中に微細構造、力学的性質やフェライト系鋼のクリープ損傷を監視のため実用化されています。 ,2。これらのセンサーは、非破壊・非接触方式で動作し、電気・磁気物性をフェライト鋼の微細構造変化に変える原理に基づいています。微細構造の面で EM 信号を解釈するためにその因果の磁気特性と材料の微細構造、EM 信号をリンクしています。多周波電磁界センサーの相互インダクタンスなどさまざまな EM センサー信号と EM プロパティ (例えば比透磁率と伝導率) の関係は電磁気学研究と分析で定評いくつかの典型的なセンサー形状3報告されている関係。ただし、EM または磁気特性 (例:初透磁率、保磁力) と特定の微細構造との関係のまま多かれ少なかれ実証的、質的または、多くの場合、利用できないがある場合に特に4磁気的挙動に影響を与える金利の微細構造の特徴の 1 つ以上の型。
強磁性体を含む磁磁壁 (DWs) で区切られた、一直線に並べられた磁気モーメントから成る。磁気フィールドを適用すると、ドメインは DW モーション、ドメインの核生成と成長やドメイン回転を再整列されます。ドメイン理論の詳細については5を他の場所で見つけることができます。沈殿物や結晶粒界などの微細構造の機能することができますこれらのプロセスとの対話し、それ故に強磁性材料4,6,7,8 の磁気特性に影響を与える.鋼とその磁気特性の異なる微細構造機能は、磁気フィールドが適用されたときドメイン構造と DW の移動プロセスにも及ぼします。磁気特性と組織の間のリンクを確立するために磁区構造と DWs と異なる応用分野および周波数の下組織機能の相互作用を検討する必要があります。鋼。
磁気ヒステリシス ループまたはBHループは、保磁力、残留磁束密度、差分および増分透湿性、他の中で等の基本的な磁気特性を記述できます。BHループ解析は、微細構造の評価と機械的性質フェライト鋼9,10の役に立つ非破壊的なテスト (NDT) 手法になっています。BHのループは、検査印加磁場 (H) 対 (B) の下で材料の磁束密度のプロットです。磁界が誘導されると励磁コイルによって付属するサンプル変動する電流、時間H磁界センサー (一般ホールを使用して測定されますが、検査の下でサンプルを取り囲む 2 つめのコイルを用いてBセンサー) は、試料の表面近くに配置。個別励起のコアを使用することができます満足のいく結果が得られるようリング サンプルが他の方法で提示するような閉磁路を用いた素材のBH特性の最も正確な測定が可能です。両方科学的な意義は大きいのだ、DW の動きの場観察を遂行することができる実用的な値処理磁気測定時と直接リンクするこれらの微細構造と磁気特性にします。一方、非常に他に影響を与えずにドメイン観察または磁気の測定を行うに挑戦です。
さまざまなドメイン間でイメージング技術、ビッター法はすなわち磁気微粒子を使用して磁気 DWs を明らかにするため、簡単なセットアップと高感度11を含むいくつかの明白な利点します。媒体、例えば磁性流体の使用により多くの経験と高品質のパターンと苦いメソッドを使用して一貫性のある結果を取得する時間がかかります。苦いメソッドは少ない残留に耐性を持つために、標準の金属試料の作製、意図、光学顕微鏡 (OM) と走査型電子顕微鏡 (SEM) 用に最適化は通常多く鋼の不満足な苦いパターンを得られます表面損傷と OM との SEM より関連付けられた人工の効果磁性流体の悪いアプリケーションのための可能な人工効果があります。標準的な金属のもの、準備や磁性流体の応用場で磁気光学顕微鏡とメソッドを使用してドメイン構造の観察と比較して追加のサンプル準備の手順の詳細を説明測定。
電気鋼がされている (例えばSi 鉄12) 単結晶のドメイン構造の観察や配向性 Si に関する多くの研究報告13です。これらの材料の微細構造の機能 (すなわち粒/結晶方位と結晶粒境界) の小さい数だけが関与していた、(0.1 mm12オーダーされているドメイン幅) とドメイン構造体は比較的粗い。本稿で多結晶フェライト鋼、低炭素鋼 (0.17 wt %c) を含むドメイン パターンが観察され、報告します。低炭素鋼に細かい粒度 (平均等価円形直径約 25 μ m) があり、細かいドメイン構造 (マイクロメートルの順序ドメイン幅) 電気鋼よりも、したがって間の複雑な相互作用を示す、様々 な組織の機能と DW 移動プロセス。
苦いメソッドを使用して、その場で BH (磁気ヒステリシス) 測定ダイナミック ドメイン用新規オーダーメイドの装置を提案する.報告されたメソッドは利用できて便利と苦い従来の高感度を受け取り中断またはドメイン壁の移動プロセスに干渉することがなくその場でBH 測定が可能します。これは、 BHのループとフェライト鋼のドメイン壁運動プロセス微細構造機能対話間直接および定量的なリンクを確立を促進します。このメソッドは、鋼の微細構造磁気特性の関係に関する基礎的研究のための有用なツールになると鋼の微細構造の非破壊的な評価のための電磁界センサー信号の解釈のために予想されます。

<table><tbody><tr><td>EMG 911 ferro-fluid</td><td>Ferrotec</td><td>89U1000000</td><td>Oil based Ferro-fluid for domain imaging</td></tr><tr><td>Solvent for EMG 900 series ferro-fluid</td><td>Ferrotec</td><td>89Z5000000</td><td>Original solvent for the EMG 900 series ferro-fluid for diluting the original ferro-fluid</td></tr><tr><td>AxioScope polarised light microscope</td><td>Zeiss</td><td>430035-9270-000</td><td></td></tr><tr><td>S-Mize High Speed Camera</td><td>AOS Technologies AG</td><td>160021-10</td><td>High speed camera that can be connected to the microscope for recording videos</td></tr><tr><td>Midas DA Software</td><td>Xcitex, Inc</td><td></td><td>Synchronize the high-speed video with the &lt;em&gt;BH&lt;/em&gt; data</td></tr><tr><td>MiDas DA Module BNC Breakout Box</td><td>Xcitex, Inc</td><td>185124H-01L</td><td>The hardware for data synchronizing the video and &lt;em&gt;BH&lt;/em&gt; data</td></tr><tr><td>TransOptic mounting compounds</td><td>Buehler</td><td>20-3400-08</td><td>Transparent thermoplastic acrylic mounting material</td></tr><tr><td>MetaDi Supreme 9um diamond suspension</td><td>Buehler</td><td>406633128</td><td>9 &amp;micro;m diamond polishing suspension</td></tr><tr><td>MetaDi Supreme 3um diamond suspension</td><td>Buehler</td><td>406631128</td><td>3 &amp;micro;m diamond polishing suspension</td></tr><tr><td>MetaDi Supreme 1um diamond suspension</td><td>Buehler</td><td>406630032</td><td>1 &amp;micro;m diamond polishing suspension</td></tr><tr><td>MasterPrep polishing suspension</td><td>Buehler</td><td>406377032</td><td>Alumina polishing suspension</td></tr><tr><td>UltraPad polishing cloth</td><td>Buehler</td><td>407122</td><td>For 9 &amp;micro;m diamond polishing</td></tr><tr><td>TriDent polishing cloth</td><td>Buehler</td><td>407522</td><td>For 3 &amp;micro;m diamond polishing</td></tr><tr><td>ChemoMet polishing cloth</td><td>Buehler</td><td>407922</td><td>For 1 &amp;micro;m diamond polishing</td></tr><tr><td>MicroCloth polishing cloth</td><td>Buehler</td><td>407222</td><td>Final polishing using the alumina polishing suspension</td></tr><tr><td>Nital 2%</td><td>VWR International</td><td>DIUKNI4307A</td><td>For etching</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;BH&lt;/em&gt; analyzer</td><td>University of Manchester</td><td>Not applicable</td><td>An in-house system for &lt;em&gt;BH&lt;/em&gt; analysis</td></tr></tbody></table>

optimized setup and protocol for magnetic domain imaging with in situ hysteresis measurement

本稿では、標準的な金属試料調製方法と比較して余分な手順に焦点を当て、苦いメソッドを使用して最適なドメイン パターンの取得に必要なサンプル準備のプロトコルを詳しく説明します。小説はオーダーメイドの動的ドメイン測定をin-situ BH (磁気ヒステリシス) とイメージングのリグと詳しく説明するBHの正確な測定を確保するため、センサーの作製とリグの使用のためのプロトコルを提案します。また、静的および通常の動的ドメイン イメージング (なしでその場で BH測定) のためのプロトコルを提示します。報告されたメソッドは利用できて便利と苦い従来の高感度を受け取り中断またはドメイン壁の移動プロセスに干渉することがなくその場で BHの測定が可能します。これは、 BHのループとフェライト鋼のドメイン壁運動プロセス-微細構造機能対話間直接および定量的なリンクを確立を促進します。このメソッドは、鋼の微細構造-磁気特性の関係に関する基礎的研究のための有用なツールになると鋼の微細構造の非破壊的な評価のための電磁界センサー信号の解釈に役立つ予想されます。

図 4は、それぞれ工業用純鉄および低炭素鋼のすべての印加磁場なし高品質静的ドメイン パターンの 2 つの例を示します。材料とさまざまな種類のパラレル ポート (または 180 °) のパケットなどを含むパターンの両方で明らかに dws 社と 90 ° DWs、異なった穀物の 1 つ見ることができます。おかげで質の良い研磨、研削; 地下被害によりドメイン パターンのランダムな歪みの兆候がないです。微細構造への強力なリンクを示した。たとえば、(純粋な鉄の通常約 10 μ m) と低炭素鋼の約 5 μ m の 180 ° DW スペース増加パターン (純粋な鉄の約 200 μ m) と同等の円形直径と平均における低炭素鋼のため 25 μ m の粒径とドメイン、再結晶粒の結晶方位に依存しています。苦いパターンの観察として厚みを DW に本当のブロッホ DW の厚さは、約 30 と推定されるが反映していないことに注意してください純粋な鉄5nm。パターンの品質の均一性は、磁性流体のアプリケーションが最適なを示します。
図 5表面の準備不足など図 5、 5 b、不満足な結果のいくつかの例を示していますまたは動的イメージング中に安全にサンプルを修正するか、サンプルのレベルに 1 つが失敗した場合。メモも非常に小さなオフセットの動きは、顕微鏡下では明らかです。ビデオは図 5c に示すように、試料表面に垂直な磁場の作用下でフォーカスの外になります。または、適用されている並列 AC フィールドの場合磁場の周波数でサンプルが横方向に振動が。
図 6 その場で測定したBHのループのさまざまなポイントでビデオ DW 移動プロセスから抽出されるドメインの画像のシリーズを示しています。ビデオは明らかにBHのループに DW の移動プロセスと位置間の強いリンクを示しています。たとえば、180 ° 90 ° ものポイント 1 と磁化; 中に 50 間すなわち BH ループの '膝' の近くの地域は発生に DWs の変遷プロセス ポイント 225 と磁磁場方向に向かって回転ドメインを示す中に 250 の間逆になります。それは興味深い画像の下シリーズの 180 ° DWs の大半が大幅移動しないでください。これの理由は明確ではないです。1 つの可能性は、磁場方向が約ドメイン方向に対して垂直に起こる、従ってどちらも 180 ° 移動もフィールドの方向に合わせてドメインを回転する DWs を引き起こす可能性があります。ただし、セグメント マーク領域 B の膨らみの左側と右方向磁化および消磁領域 C 膨らみ少し左側だけでそれぞれの中に。これらの現象は、地下の粒子または包有物ローカル ドメイン方向コンポーネントの並列応用の分野である、それ故に、アクションの下に移動を中断することがありますを示すようです。また、磁化が完全に飽和していないことを示すです。さらにドメイン方向の解析と粒の結晶方位の微細構造キャラクタリゼーションと任意の地下の粒子が必要があります。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56376/56376fig1.jpg"> 
図 1: ドメインの in situイメージング センサーと供試体の部品の図面 (単位: mm).<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56376/56376fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56376/56376fig2.jpg"> 
図 2: 回路アセンブリ イメージング リグ 4その場でドメインの図面します。 (a)の別パーツが組み立て(b)前に終えたアセンブリ.<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56376/56376fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56376/56376fig3v3.jpg"> 
図 3: コンポーネントおよびイメージング システムの in situドメインの接続の概略図。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56376/56376fig3v3large.jpg">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56376/56376fig4v2.jpg"> 
図 4: 純鉄および 0.2 wt % 炭素鋼の静的ドメイン パターン。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56376/56376fig4v2large.jpg">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56376/56376fig5v2.jpg"> 
図 5: プロトコルに正しく従う失敗に起因する不十分なドメイン パターンの例です。貧しいサンプル表面の準備; のため組織ドメイン パターン (図 3に 1 つとして同じサンプル低炭素鋼) 欠けているリンクを無秩序(、) (b)、キャストとして極低炭素鋼サンプルに磁性流体の不適切なアプリケーションによるコントラストが低いとあいまいなパターン純鉄のサンプルの垂直電界の作用の下でフォーカスを出る(c)ドメイン パターン<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56376/56376fig5v2large.jpg">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56376/56376fig6v2.jpg"> 
図 6: ドメイン回転を示すマーク領域をその場で測定したBHのループ上の点のシリーズに対応するフレームでドメイン壁の移動プロセスのビデオから抽出された、可能性がありますドメインの画像のシリーズキャストとして極低炭素鋼試料の微細構造の機能と相互作用します。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56376/56376fig6v2large.jpg">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

最適化されたセットアップおよびヒステリシス測定場の磁区イメージングのためのプロトコル

この紙サンプルとセンサーの準備手順とその場で BH測定ダイナミック ドメイン イメージングのために特に最適なドメイン パターンの品質と正確なBHを達成するためにリモート テスト マシン群を使用するためプロトコルを詳しく説明します。測定。

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

9.4K ビュー.  University of Warwick. この紙サンプルとセンサーの準備手順とその場で BH測定ダイナミック ドメイン イメージングのために特に最適なドメイン パターンの品質と正確なBHを達成するためにリモート テスト マシン群を使用するためプロトコルを詳しく説明します。測定。

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Frequency Mixing Magnetic Detection Scanner for Imaging Magnetic Particles in Planar Samples

The setup of a planar Frequency Mixing Magnetic Detection (p-FMMD) scanner for performing Magnetic Particles Imaging (MPI) of flat samples is presented. It consists of two magnetic measurement heads on both sides of the sample mounted on the legs of a u-shaped support. The sample is locally exposed to a magnetic excitation field consisting of two distinct frequencies, a stronger component at about 77 kHz and a weaker field at 61 Hz. The nonlinear magnetization characteristics of superparamagnetic particles give rise to the generation of intermodulation products. A selected sum-frequency component of the high and low frequency magnetic field incident on the magnetically nonlinear particles is recorded by a demodulation electronics. In contrast to a conventional MPI scanner, p-FMMD does not require the application of a strong magnetic field to the whole sample because mixing of the two frequencies occurs locally. Thus, the lateral dimensions of the sample are just limited by the scanning range and the supports. However, the sample height determines the spatial resolution. In the current setup it is limited to 2 mm. As examples, we present two 20 mm &#215; 25 mm p-FMMD images acquired from samples with 1 &#181;m diameter maghemite particles in silanol matrix and with 50 nm magnetite particles in aminosilane matrix. The results show that the novel MPI scanner can be applied for analysis of thin biological samples and for medical diagnostic purposes.

A scanner for imaging magnetic particles in planar samples was developed using the planar frequency mixing magnetic detection technique. The magnetic intermodulation product response from the nonlinear nonhysteretic magnetization of the particles is recorded upon a two-frequency excitation. It can be used to take 2D images of thin biological samples.

平面サンプル中の磁性粒子を撮像する磁気検出スキャナ周波数混合

The setup of a planar Frequency Mixing Magnetic Detection (p-FMMD) scanner for performing Magnetic Particles Imaging (MPI) of flat samples is presented. ...

工学

Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

Bacterial adhesion and growth on interfaces lead to the formation of three-dimensional heterogeneous structures so-called biofilms. The cells dwelling in these structures are held together by physical interactions mediated by a network of extracellular polymeric substances. Bacterial biofilms impact many human activities and the understanding of their properties is crucial for a better control of their development &#8212; maintenance or eradication &#8212; depending on their adverse or beneficial outcome. This paper describes a novel methodology aiming to measure in situ the local physical properties of the biofilm that had been, until now, examined only from a macroscopic and homogeneous material perspective. The experiment described here&#160;involves introducing magnetic particles into a growing biofilm to seed local probes that can be remotely actuated without disturbing the structural properties of the biofilm. Dedicated magnetic tweezers were developed to exert a defined force on each particle embedded in the biofilm. The setup is mounted on the stage of a microscope to enable the&#160;recording of time-lapse images of the particle-pulling period. The particle trajectories are then extracted from the pulling sequence and the local viscoelastic parameters are derived from each particle displacement curve, thereby providing the 3D-spatial distribution of the parameters. Gaining insights into the biofilm mechanical profile is essential from an engineer&#39;s point of view for biofilm control purposes but also from a fundamental perspective to clarify the relationship between the architectural properties and the specific biology of these structures.

Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

This paper shows an original methodology based on the remote actuation of magnetic particles seeded in a bacterial biofilm and the development of dedicated magnetic tweezers to measure in situ the local mechanical properties of the complex living material built by micro-organisms at interfaces.

のためのマイクロメトリックプローブの遠隔磁気作動<em&gt;その場での</em細菌バイオフィルム物性&gt; 3Dマッピング

Bacterial adhesion and growth on interfaces lead to the formation of three-dimensional heterogeneous structures so-called biofilms. The cells dwelling in ...

生物工学

Monitoring Dendritic Cell Migration using 19F / 1H Magnetic Resonance Imaging

Continuous advancements in noninvasive imaging modalities such as magnetic resonance imaging (MRI) have greatly improved our ability to study physiological or pathological processes in living organisms. MRI is also proving to be a valuable tool for capturing transplanted cells in vivo. Initial cell labeling strategies for MRI made use of contrast agents that influence the MR relaxation times (T1, T2, T2*) and lead to an enhancement (T1) or depletion (T2*) of signal where labeled cells are present. T2* enhancement agents such as ultrasmall iron oxide agents (USPIO) have been employed to study cell migration and some have also been approved by the FDA for clinical application. A drawback of T2* agents is the difficulty to distinguish the signal extinction created by the labeled cells from other artifacts such as blood clots, micro bleeds or air bubbles. In this article, we describe an emerging technique for tracking cells in vivo that is based on labeling the cells with fluorine (19F)-rich particles. These particles are prepared by emulsifying perfluorocarbon (PFC) compounds and then used to label cells, which subsequently can be imaged by 19F MRI. Important advantages of PFCs for cell tracking in vivo include (i) the absence of carbon-bound 19F in vivo, which then yields background-free images and complete cell selectivityand(ii) the possibility to quantify the cell signal by 19F MR spectroscopy.

Monitoring Dendritic Cell Migration using 19F / 1H Magnetic Resonance Imaging

Tracking of cells using MRI has gained remarkable attention in the past years. This protocol describes the labeling of dendritic cells with fluorine (19F)-rich particles, the in vivo application of these cells, and monitoring the extent of their migration to the draining lymph node with 19F/1H MRI and 19F MRS.

使用して樹状細胞の移行の監視<sup&gt; 19</sup&gt; F /<sup&gt; 1</sup&gt; H磁気共鳴イメージング

Continuous  advancements in noninvasive imaging modalities such as magnetic resonance  imaging (MRI) have greatly improved our ability to study ...

免疫・感染学

Spectral and Angle-Resolved Magneto-Optical Characterization of Photonic Nanostructures

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by local enhancement of electric field intensity that strengthens light-matter interactions, enabling applications such as surface-enhanced Raman scattering (SERS) and surface plasmon enhanced sensing. In the presence of magneto-optically active materials, the local field enhancement gives rise to anomalous magneto-optical activity. Typically, the confined modes of a given photonic crystal depend strongly on the wavelength and incidence angle of the incident electromagnetic radiation. Thus, spectral and angular-resolved measurements are needed to fully identify them as well as to establish their relationship with the magneto-optical activity of the crystal. In this article, we describe how to use a Fourier-plane (back focal plane) microscope to characterize magneto-optically active samples. As a model system, here we use a plasmonic grating built out of magneto-optically active Au/Co/Au multilayer. In the experiments, we apply a magnetic field on the grating in situ and measure its reciprocal space response, obtaining the magneto-optical response of the grating over a range of wavelengths and incident angles. This information enables us to build a complete map of the plasmonic band structure of the grating and the angle and wavelength dependent magneto-optical activity. These two images allow us to pinpoint the effect that the plasmon resonances have on the magneto-optical response of the grating. The relatively small magnitude of magneto-optical effects requires a careful treatment of the acquired optical signals. To this end, an image processing protocol for obtaining magneto-optical response from the acquired raw data is laid out.

Photonic band structure enables understanding how confined electromagnetic modes propagate within a photonic crystal. In photonic crystals that incorporate magnetic elements, such confined and resonant optical modes are accompanied by enhanced and modified magneto-optical activity. We describe a measurement procedure to extract the magneto-optical band structure by Fourier space microscopy.

フォトニックナノ構造のスペクトルと角度分解磁気光学特性

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by ...

Magnetic Field Mapping using Off-Axis Electron Holography in the Transmission Electron Microscope

Off-axis electron holography is a powerful technique that involves the formation of an interference pattern in a transmission electron microscope (TEM) by overlapping two parts of an electron wave, one of which has passed through a region of interest on a specimen and the other is a reference wave. The resulting off-axis electron hologram can be analyzed digitally to recover the phase difference between the two parts of the electron wave, which can then be interpreted to provide quantitative information about local variations in electrostatic potential and magnetic induction within and around the specimen. Off-axis electron holograms can be recorded while a specimen is subjected to external stimuli such as elevated or reduced temperature, voltage, or light. The protocol that is presented here describes the practical steps that are required to record, analyze, and interpret off-axis electron holograms, with a primary focus on the measurement of magnetic fields within and around nanoscale materials and devices. Presented here are the steps involved in the recording, analysis, and processing of off-axis electron holograms, as well as the reconstruction and interpretation of phase images and visualization of the results. Also discussed are the need for optimization of the specimen geometry, the electron optical configuration of the microscope, and the electron hologram acquisition parameters, as well as the need for the use of information from multiple holograms to extract the desired magnetic contributions from the recorded signal. The steps are illustrated through a study of specimens of B20-type FeGe, which contain magnetic skyrmions and were prepared with focused ion beams (FIBs). Prospects for the future development of the technique are discussed.

Guidelines are presented for recording and interpreting off-axis electron holograms to provide quantitative images of magnetic fields in nanoscale materials and devices in the transmission electron microscope.

Off-axis electron holography is a powerful technique that involves the formation of an interference pattern in a transmission electron microscope (TEM) by ...

Optimizing Magnetic Force Microscopy Resolution and Sensitivity to Visualize Nanoscale Magnetic Domains

Magnetic force microscopy (MFM) enables mapping local magnetic fields across a sample surface with nanoscale resolution. To perform MFM, an atomic force microscopy (AFM) probe whose tip has been magnetized vertically (i.e., perpendicular to the probe cantilever) is oscillated at a fixed height above the sample surface. The resultant shifts in the oscillation phase or frequency, which are proportional to the magnitude and sign of the vertical magnetic force gradient at each pixel location, are then tracked and mapped. Although the spatial resolution and sensitivity of the technique increases with decreasing lift height above the surface, this seemingly straightforward path to improved MFM images is complicated by considerations such as minimizing topographical artifacts due to shorter range van der Waals forces, increasing the oscillation amplitude to further improve sensitivity, and the presence of surface contaminants (in particular water due to humidity under ambient conditions). In addition, due to the orientation of the probe's magnetic dipole moment, MFM is intrinsically more sensitive to samples with an out-of-plane magnetization vector. Here, high-resolution topographical and magnetic phase images of single and bicomponent nanomagnet artificial spin-ice (ASI) arrays obtained in an inert (argon) atmosphere glovebox with &lt;0.1 ppm O2 and H2O are reported. Optimization of lift height and drive amplitude for high resolution and sensitivity while simultaneously avoiding the introduction of topographical artifacts is discussed, and detection of the stray magnetic fields emanating from either end of the nanoscale bar magnets (~250 nm long and &lt;100 nm wide) aligned in the plane of the ASI sample surface is shown. Likewise, using the example of a Ni-Mn-Ga magnetic shape memory alloy (MSMA), MFM is demonstrated in an inert atmosphere with magnetic phase sensitivity capable of resolving a series of adjacent magnetic domains each ~200 nm wide.

Magnetic force microscopy (MFM) employs a vertically magnetized atomic force microscopy probe to measure sample topography and local magnetic field strength with nanoscale resolution. Optimizing MFM spatial resolution and sensitivity requires balancing decreasing lift height against increasing drive (oscillation) amplitude, and benefits from operating in an inert atmosphere glovebox.

ナノスケールの磁区を可視化するための磁気力顕微鏡の分解能と感度の最適化

Magnetic force microscopy (MFM) enables mapping local magnetic fields across a sample surface with nanoscale resolution. To perform MFM, an atomic force ...

Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of living systems. Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using qMRI methods. The MRI acquisition protocol begins with localizer images (used to locate the position of the body and tissue of interest within the MRI system), quality control measurements of relevant magnetic field distributions, and structural imaging for general anatomical characterization. The qMRI portion of the protocol includes measurements of the longitudinal and transverse relaxation time constants (T1 and T2, respectively). Also acquired are diffusion-tensor MRI data, in which water diffusivity is measured and used to infer pathological processes such as edema. Quantitative magnetization transfer imaging is used to characterize the relative tissue content of macromolecular and free water protons. Lastly, fat-water MRI methods are used to characterize fibro-adipose tissue replacement of muscle. In addition to describing the data acquisition and analysis procedures, this paper also discusses the potential problems associated with these methods, the analysis and interpretation of the data, MRI safety, and strategies for artifact reduction and protocol optimization.

Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using non-invasive magnetic resonance imaging methods.

骨格筋疾患の定量的磁気共鳴イメージング

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of ...

医学

High-Speed Magnetic Tweezers for Nanomechanical Measurements on Force-Sensitive Elements

Single-molecule magnetic tweezers (MTs) have served as powerful tools to forcefully interrogate biomolecules, such as nucleic acids and proteins, and are therefore poised to be useful in the field of mechanobiology. Since the method commonly relies on image-based tracking of magnetic beads, the speed limit in recording and analyzing images, as well as the thermal fluctuations of the beads, has long hampered its application in observing small and fast structural changes in target molecules. This article describes detailed methods for the construction and operation of a high-resolution MT setup that can resolve nanoscale, millisecond dynamics of biomolecules and their complexes. As application examples, experiments with DNA hairpins and SNARE complexes (membrane-fusion machinery) are demonstrated, focusing on how their transient states and transitions can be detected in the presence of piconewton-scale forces. We expect that high-speed MTs will continue to enable high-precision nanomechanical measurements on molecules that sense, transmit, and generate forces in cells, and thereby deepen our molecular-level understanding of mechanobiology.

Here, we describe a high-speed magnetic tweezer setup that performs nanomechanical measurements on force-sensitive biomolecules at the maximum rate of 1.2 kHz. We introduce its application to DNA hairpins and SNARE complexes as model systems, but it will be also applicable to other molecules involved in mechanobiological events.

力に敏感な素子のナノメカニカル測定のための高速磁気ピンセット

Single-molecule magnetic tweezers (MTs) have served as powerful tools to forcefully interrogate biomolecules, such as nucleic acids and proteins, and are ...

生化学

Fabrication of Magnetic Platforms for Micron-Scale Organization of Interconnected Neurons

The ability to direct neurons into organized neural networks has great implications for regenerative medicine, tissue engineering, and bio-interfacing. Many studies have aimed at directing neurons using chemical and topographical cues. However, reports of organizational control on a micron-scale over large areas are scarce. Here, an effective method has been described for placing neurons in preset sites and guiding neuronal outgrowth with micron-scale resolution, using magnetic platforms embedded with micro-patterned, magnetic elements. It has been demonstrated that loading neurons with magnetic nanoparticles (MNPs) converts them into sensitive magnetic units that can be influenced by magnetic gradients. Following this approach, a unique magnetic platform has been fabricated on which PC12 cells, a common neuron-like model, were plated and loaded with superparamagnetic nanoparticles. Thin films of ferromagnetic (FM) multilayers with stable perpendicular magnetization were deposited to provide effective attraction forces toward the magnetic patterns. These MNP-loaded PC12 cells, plated and differentiated atop the magnetic platforms, were preferentially attached to the magnetic patterns, and the neurite outgrowth was well aligned with the pattern shape, forming oriented networks. Quantitative characterization methods of the magnetic properties, cellular MNP uptake, cell viability, and statistical analysis of the results are presented. This approach enables the control of neural network formation and improves neuron-to-electrode interface through the manipulation of magnetic forces, which can be an effective tool for in vitro studies of networks and may offer novel therapeutic biointerfacing directions.

This work presents a bottom-up approach to the engineering of local magnetic forces for control of neuronal organization. Neuron-like cells loaded with magnetic nanoparticles (MNPs) are plated atop and controlled by a micro-patterned platform with perpendicular magnetization. Also described are magnetic characterization, MNP cellular uptake, cell viability, and statistical analysis.

相互接続ニューロンのミクロン規模組織のための磁気プラットフォームの作製

The ability to direct neurons into organized neural networks has great implications for regenerative medicine, tissue engineering, and bio-interfacing. ...

高画質な超分極キセノン-129磁気共鳴画像の取得

Troubleshooting and Quality Assurance in Hyperpolarized Xenon Magnetic Resonance Imaging: Tools for High-Quality Image Acquisition

Hyperpolarized (HP) xenon magnetic resonance imaging (129Xe MRI) is a recently federal drug administration (FDA)-approved imaging modality that produces high-resolution images of an inhaled breath of xenon gas for investigation of lung function. However, implementing 129Xe MRI is uniquely challenging as it requires specialized hardware and equipment for hyperpolarization, procurement of xenon imaging coils and coil software, development and compilation of multinuclear MR imaging sequences, and reconstruction/analysis of acquired data. Without proper expertise, these tasks can be daunting, and failure to acquire high-quality images can be&#160;frustrating, and expensive. Here, we present some quality control (QC) protocols, troubleshooting practices, and helpful tools for129Xe MRI sites, which may aid in the acquisition of optimized, high-quality data and accurate results. The discussion will begin with an overview of the process for implementing HP 129Xe MRI, including requirements for a hyperpolarizer lab, the combination of 129Xe MRI coil hardware/software, data acquisition and sequence considerations, data structures, k-space and image properties, and measured signal and noise characteristics. Within each of these necessary steps lies opportunities for errors, challenges, and unfavorable occurrences leading to poor image quality or failed imaging, and this presentation aims to address some of the more commonly encountered issues. In particular, identification and characterization of anomalous noise patterns in acquired data are necessary to avoid image artifacts and low-quality images; examples will be given, and mitigation strategies will be discussed. We aim to make the 129Xe MRI implementation process easier for new sites while providing some guidelines and strategies for real-time troubleshooting.

著者スポットライト:過分極Xenon-129 MRIを使用した肺疾患の研究 

Here, we present a protocol for obtaining high-quality hyperpolarized xenon-129 magnetic resonance images, covering hardware, software, data acquisition, sequence selection, data management, k-space utilization, and noise analysis.

過偏波キセノン磁気共鳴画像法におけるトラブルシューティングと品質保証:高品質画像取得のためのツール

Hyperpolarized (HP) xenon magnetic resonance imaging (129Xe MRI) is a recently federal drug administration (FDA)-approved imaging modality that produces ...

最適化されたセットアップおよびヒステリシス測定場の磁区イメージングのためのプロトコル

要約

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