Rauscharmer und linearer Vorverstärker für MPS- und MPI-Systeme
In der Magnetic Particle Spectroscopy (MPS) und im Magnetic Particle Imaging (MPI) werden magnetische Nanopartikel verwendet, um bspw. den Nachweis von Viren zu ermöglichen oder ein tomografisches Bild aufzunehmen. Für die Detektion kleinster Partikelkonzentrationen ist dabei rauscharme Messelektronik unerlässlich.
Im Rahmen dieser Arbeit soll aufbauend auf vorherigen Arbeiten ein rauscharmer Vorverstärker simuliert, aufgebaut, vermessen und an bestehenden MPS- und MPI-Systemen getestet werden.
Vorkenntnisse: Schaltungstechnik, Messelektronik, LTSpice und KiCAD hilfreich
Zum Nachweis kleinster Mengen biologischer Moleküle wie z.B. DNA oder Antigenen mittels der Magnetic Particle Spectroscopy (MPS) wird eine hohe Sensitivität benötigt. Dafür ist es wichtig, dass der Sensor, eine niederohmige Detektionsspule, in Kombination mit einem Vorverstärker ein möglichst großes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) besitzt. Ein Ansatz, um dies zur Erreichen, stellen Vorverstärker mit Eingangs- und Rückkopplungstransformator dar. Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll die Eignung dieses Ansatzes überprüft werden und dazu ein entsprechender Verstärker aufgebaut werden.
Vorkenntnisse: Messelektronik, Schaltungstechnik, LTSpice und KiCAD hilfreich
Stichworte: Vorverstärker, Transformator, MPS, rauscharm, linear
In unseren Messystemen zur Vermessung magnetischer Nanopartikel finden Spulen eine große Anwendung. Neben der subtraktiven Fertigung, d. h. durch entfernen von Material, können die für Spulen benötigten Spulenkörper auch additive hergestellt werden. Dabei stehen am Institut ganz verschiedene Kunstharze für den SLA-Druck zur Verfügung, die sich in ihren mechanischen Eigenschaften unterscheiden. Ein durch ihre Eigenschaften interessante Klasse sind die Keramiken. Im Rahmen dieser Arbeit soll die Eignung des Keramik-Drucks für Spulenkörper untersucht das bestmögliche Vorgehen evaluiert werden.
Decoupling the Characteristics of Magnetic Nanoparticles for Ultrahigh Sensitivity Mohammad Suman Chowdhury, Enja Laureen Rösch, Daniel Arenas Esteban, Klaas-Julian Janssen, Florian Wolgast, Frank Ludwig, Meinhard Schilling, Sara Bals, Thilo Viereck, and Aidin Lak Nano Letters 202323 (1), 58-65 https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c03568
