装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置，包括：辐射器、平面托架、细胞样品，辐射器由固态源和口径天线构成，位于平面托架下方，细胞样品放置在平面托架上，与辐射器沿垂直方向共轴排列，还包括有平面扼流圈、升降滑鞍、高精度三维滑台和工业显微镜；平面扼流圈固定于平面托架下表面，位于辐射器和细胞样品之间，平面托架安装在升降滑鞍上，高精度三维滑台承载辐射器，工业显微镜置于装置最上方，平面扼流圈包括两层金属板，上、下金属板的中心分别开有上、下椭圆孔，构成阶梯结构，本发明专利技术的平面扼流圈能有效降低细胞实验的辐射不均匀性，提高辐射效率，对机械制造公差、安装偏差、频率漂移、细胞样品的电磁参数有较好的适应性。的适应性。的适应性。

【技术实现步骤摘要】
装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置


[0001]本专利技术属于生物电磁学
，具体涉及装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置。

技术介绍

[0002]毫米波的电磁辐射对生物可能造成的危害受到广泛关注。用入射功率密度IPD量化的安全限值的确定主要基于毫米波对细胞的辐射效应的实验研究。在研究中，毫米波细胞辐射实验装置的性能对实验结果有显著影响。
[0003]毫米波细胞辐射实验装置主要包括辐射器、细胞样品和平面托架。辐射器通常由固态源连接口径天线构成，固态源位于下方，口径天线向上沿轴线方向辐射毫米波，形成辐射空间。细胞单层培养在细胞容器的底面，覆盖培养液，构成细胞样品。平面托架将细胞样品置于辐射空间。
[0004]在毫米波段，固态源的输出功率有限，为了获得足够的辐射剂量，毫米波细胞辐射实验装置一般采用近场辐射，细胞样品距离口径天线只有几个波长甚至更近，二者之间存在毫米波的多重反射，明显影响辐射不均匀性和辐射效率。
[0005]毫米波段的细胞辐射实验通常使用比吸收率SAR代替IPD以直接反映细胞样品吸收的辐射剂量，SAR为细胞样品单位质量吸收的电磁功率。辐射剂量由辐射不均匀性和辐射效率描述。辐射不均匀性定义为细胞样品中SAR分布的标准偏差，辐射效率定义为细胞样品中SAR的平均值与辐射器的馈源入射功率之比。辐射不均匀性越小，辐射效率越高，则细胞实验的辐射质量越优。
[0006]Boriskin在其发表的论文“Enhancing exposure efficiency and uniformity using a choke ring antenna:Application to bioelectromagnetic studies at 60GHz[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,2013,61(5):2005
‑
2014”中提出了一种近场辐射用的扼流圈天线。该扼流圈天线放置在距离细胞容器下表面40mm的位置，向细胞样品辐射频率为60GHz的毫米波，通过在天线展开面上开槽并优化开槽尺寸，使IPD比较集中且均匀地分布到细胞样品所在的辐射空间。扼流圈天线存在四个问题：首先，扼流圈天线的设计和优化以IPD为剂量参考，虽然辐射空间的IPD分布比较集中且均匀，但加载的细胞样品会显著改变IPD的分布，导致以SAR为剂量参考的辐射不均匀性和辐射效率并未达到最优；其次，扼流圈天线的应用需要对既有的辐射器做较大的改动，将口径天线替换为扼流圈天线，并重新设计固态源和扼流圈天线之间的匹配、隔离和组装，技术难度和实现成本较大；再次，扼流圈天线的开槽结构参数较多，参数耦合复杂，导致扼流圈天线的工作频带很窄，对固态源频率稳定度要求很高，固态源的频率发生漂移时，会破坏以IPD为剂量参考的辐射不均匀性和辐射效率；最后，细胞样品的电磁参数的差异会改变细胞样品与扼流圈天线之间的毫米波的多重反射，影响以SAR为剂量参考的辐射不均匀性和辐射效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置，包括：辐射器、平面托架、细胞样品，辐射器由固态源和口径天线构成，位于平面托架下方，细胞样品放置在平面托架上，与辐射器沿垂直方向共轴排列，还包括有平面扼流圈、升降滑鞍、高精度三维滑台和工业显微镜；平面扼流圈固定于平面托架下表面，位于辐射器和细胞样品之间，平面托架安装在升降滑鞍上，高精度三维滑台承载辐射器，工业显微镜置于实验装置最上方，通过优化平面扼流圈的结构和相对于辐射器的位置，可以精确校正细胞样品中比吸收率的取值和分布，降低细胞实验的辐射不均匀性，提高辐射效率。
[0009]作为优选，所述平面扼流圈是由上金属板和下金属板构成的双层平面。
[0010]作为优选，所述上金属板和下金属板的外轮廓为相同的椭圆，上金属板和下金属板的中心分别开有上椭圆孔和下椭圆孔，构成阶梯结构的内轮廓。
[0011]作为优选，所述上金属板和下金属板的外轮廓椭圆、上金属板和下金属板的上椭圆孔和下椭圆孔的中心均位于同一中轴线，与细胞样品、辐射器共轴。
[0012]作为优选，所述高精度三维滑台从上至下由台面和三层滑块构成，第一层滑块通过千分尺和杠杆调节台面在垂直方向上的位移，下两层滑块通过千分尺调节台面在两个水平正交方向的位移，从而准确调节辐射器的高度和平面位置。
[0013]作为优选，所述升降滑鞍粗略调节平面托架的高度，高精度三维滑台精确调节辐射器的高度，从而精确控制平面扼流圈和口径天线的间距。
[0014]作为优选，所述平面托架上有一圆形开孔，与细胞样品中细胞单层的直径相同，用于准确定位细胞样品。
[0015]作为优选，所述工业显微镜在其视野范围内能精确定位辐射器的中心和细胞样品的中心，参考细胞样品的中心，用高精度三维滑台精确调节辐射器的水平位置，使口径天线的主辐射方向对准细胞样品的中心。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的平面扼流圈的设计以SAR为剂量参考，直接反映加载细胞样品时细胞样品吸收的辐射剂量。
[0017]本专利技术的平面扼流圈是一个独立组件，可以模块化安装到毫米波细胞辐射实验装置中，无需改动辐射器的既有结构，技术难度和实现成本较小。
[0018]与扼流圈天线相比，本专利技术的平面扼流圈减少了结构参数，降低了参数耦合的复杂度，从而降低了对机械制造公差和安装偏差的要求，同时获得一定的工作带宽。目前设备和技术条件下的制造、安装以及固态源的频率漂移对平面扼流圈作用下的辐射不均匀性和辐射效率的影响很小。
[0019]由于毫米波的多重反射主要存在于平面扼流圈和口径天线之间，细胞样品的电磁参数的差异对毫米波的多重反射的改变很小，对辐射不均匀性和辐射效率的影响有限。
附图说明
[0020]图1为本专利技术中的装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置结构图；
[0021]图2为本专利技术中的细胞样品结构图；
[0022]图3为本专利技术中的平面扼流圈仰视结构图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]实施例1
[0025]参照图1，本实例提供的一种装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置，包括：辐射器1、平面托架2、细胞样品3、平面扼流圈4、升降滑鞍5、高精度三维滑台6和工业显微镜7。辐射器1位于平面托架2的下方，细胞样品3置于平面托架2的上方，平面扼流圈4置于平面托架2的下表面，位于辐射器1和细胞样品3之间，平面托架2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置，包括：辐射器(1)、平面托架(2)、细胞样品(3)，辐射器(1)由固态源(11)和口径天线(12)构成，位于平面托架(2)下方，细胞样品(3)放置在平面托架(2)上，与辐射器(1)沿垂直方向共轴排列，其特征在于：还包括有平面扼流圈(4)、升降滑鞍(5)、高精度三维滑台(6)和工业显微镜(7)；所述平面扼流圈(4)固定于平面托架(2)下表面，位于辐射器(1)和细胞样品(3)之间，所述平面托架(2)安装在升降滑鞍(5)上，所述高精度三维滑台(6)承载辐射器(1)，所述工业显微镜(7)置于实验装置最上方，通过优化平面扼流圈(4)的结构和相对于辐射器(1)的位置，可以精确校正细胞样品(3)中比吸收率的取值和分布，降低细胞实验的辐射不均匀性，提高辐射效率。2.根据权利要求1所述的装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置，其特征在于：所述平面扼流圈(4)是由上金属板(41)和下金属板(42)构成的双层平面。3.根据权利要求2所述的装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置，其特征在于：所述上金属板(41)和下金属板(42)的外轮廓为相同的椭圆，上金属板(41)和下金属板(42)的中心分别开有上椭圆孔(43)和下椭圆孔(44)，构成阶梯结构的内轮廓。4.根据权利要求3所述的装配平面扼流圈的毫米波细胞辐射实验装置，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建勋，但佳雄，张旭，李帅，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：