Improving Model-Based MPI Image Reconstructions: Baseline Recovery, Receive Coil Sensitivity, Relaxation and Uncertainty Estimation

Image reconstruction is an integral part of Magnetic Particle Imaging (MPI). Over the last years, several methods have been proposed for reconstructing MPI images more efficiently and accurately. One major challenge for model-based MPI image reconstruction methods is the realistic modeling of the measurement system; effects like non-linear gradient fields, non-uniform drive fields, space-dependent coil sensitivities, drive frequency filtering and particle relaxation, if not properly accounted for in the model, may yield inaccurate reconstructions. This work addresses these issues by means of an image reconstruction method that accounts for the coil sensitivity, baseline recovery and particle relaxation. We investigate the proposed approach for a 1D MPI setup, and provide an approach for the calculation of the uncertainties of the reconstructed images.   Int. J. Mag. Part. Imag. 8(1), 2022, Article ID: 2208001, DOI: 10.18416/IJMPI.2022.220800

Avaliação de termopares ouro-platina no Inmetro

8 p. : il.Dando continuidade ao trabalho em parceria com a empresa Consistec, iniciado no projeto Tcal 1500, foi construído no Inmetro um segundo termopar de ouro-platina (Au/Pt), empregando um fio de ouro com 99,999% de pureza e um fio de platina com 99,998% de pureza. Em uma fase inicial, Inmetro e Consistec fizeram um termopar Au/Pt utilizando um tubo capilar cerâmico e um tubo de proteção de quartzo importados e de elevada pureza. Esses tubos são os mesmos empregados em termopares Au/Pt importados, que reproduzem os resultados do termopar desenvolvido por McLaren e Murdock nos anos 80, o qual tornou-se referência no assunto. Os resultados alcançados com o primeiro termopar Au/Pt construído já foram publicados e revelaram um padrão estável, porém com uma força eletromotriz mais baixa que o termopar de referência, principalmente por causa do fio de platina que não era tão puro como o fio de ouro. Nesse segundo termopar, os fios empregados são de pureza idêntica ao primeiro, sendo que a única diferença na construção foi o tubo capilar cerâmico utilizado. Essa troca deveu-se ao fato de que esse tubo é o mesmo utilizado na fabricação ,pela Consistec, nos termopares tipos R, S e B, que, por possuir um diâmetro menor, possibilita a confecção de termopares mais finos. Os resultados obtidos nas calibrações desse segundo termopar revelaram forças eletromotrizes mais baixas que o primeiro, indicando que houve uma provável contaminação dos fios. Os padrões, os instrumentos empregados e os resultados obtidos nas calibrações, bem como a comparação com os resultados de outros termopares Au/Pt são apresentados neste trabalho

Parallel MPI image reconstructions in GPU using CUDA

This work shows that it is possible to obtain faster MPI image reconstructions by implementing the algorithms in parallel in Graphics Processing Units (GPUs) using NVIDIA’s CUDA (Compute Unified Device Architecture). While the parallel Kaczmarz’s algorithm was slower than its serial version running in the Central Processing Unit (CPU), the parallel version of the Conjugate Gradient Normal Residual (CGNR) algorithm was about 58 times faster than its serial implementation, and about 10 times faster than the serial implementation of Kaczmarz’s

Flexible Software for Rigorous Simulations of Magnetic Particle Imaging Systems

Modeling of Magnetic Particle Imaging (MPI) systems allows for developing and testing novel methods for image reconstruction and simulating various setups without the need of real-life measurement data. Here we describe the the initial development of a C++ simulation software designed to provide more realistic MPI simulation data, by accounting for effects like non-linear gradient fields, non-uniform drive fields, space-dependent coil sensitivity, temperature gradients and particle relaxation, as well as the results of the comparison of the simulated signals against real-life Magnetic Particle Spectroscopy (MPS) measurements. In addition to MPI, the software is also suitable for simulating other applications, e.g. MPS, AC susceptibility and pulsed relaxometry measurements

Construção e avaliação de um termopar de ouro-platina no Inmetro

6 p. : il.O termopar tipo S já foi padrão de interpolação da Escala Prática Internacional de Temperatura de 1968 (EPIT-68) na faixa de 630°C a 1064°C. Na escala de temperatura em vigor, a EIT-90, o termômetro padrão de resistência de platina de alta temperatura (TPRPAT) é o padrão empregado para cobrir a faixa de 0°C a 962°C. Antes da adoção da EIT- 90, estudos foram realizados para avaliar a possibilidade de substituir o termopar tipo S, como padrão de interpolação da escala internacional de temperatura, por um termopar de metais nobres puros. Esse termopar seria o de ouro-platina (Au/Pt). Apesar de o termômetro de resistência de platina ter sido escolhido como padrão da EIT-90, o termopar de ouro-platina revelou-se como o termopar mais estável na faixa de 0°C a 1000°C. Em 1987, McLaren e Murdock publicaram um trabalho que estimava em 0,01°C a incerteza do termopar Au/Pt nessa faixa de temperatura. Desde então,muitos artigos foram escritos recomendando o termopar Au/Pt como um padrão alternativo ao termômetro de resistência de alta temperatura em função de custo e operacionalidade, embora o TPRPAT ainda possua uma melhor reprodutibilidade. No final dos anos 90, o Inmetro fez um projeto em parceria com a empresa Consistec para construção e calibração de termopares de metais nobres puros. O termopar de ouroplatina foi o primeiro a ser construído com um fio de ouro com 99,999% de pureza e um fio de platina com 99,998% de pureza. Ele foi calibrado várias vezes nos pontos fixos da prata (Ag), alumínio (Al), zinco (Zn), estanho (Sn), índio (In) e gálio (Ga). A metodologia , os padrões e os instrumentos empregados nas calibrações, bem com os resultados obtidos; os equipamentos, os materiais e as características construtivas do termopar Au/Pt são apresentados neste trabalho

Termômetro digital programável para termopares de platina na faixa de 0°C a 1100°C

3 f. :il.Termômetros digitais programáveis para termoresistências existem no mercado há vários anos. Entretanto, quando os sensores são termopares, as memórias eletrônicas normalmente são gravadas com valores de referência, não permitindo a inserção de novos coeficientes. Uma vez calibrado, o termômetro programável possibilita ao usuário realizar medições em unidade de temperatura, sem a necessidade de se aplicar correções nos valores lidos. Para programar um termômetro digital simultaneamente com seu respectivo termopar, em uma ampla faixa de temperatura, é necessário que o indicador apresente uma boa linearidade nas medições de tensão elétrica, que o sensor seja estável e suas forças eletromotrizes estejam próximas da função de referência. Tais características garantem que as contribuições das incertezas da equação ajustada e da estabilidade do sensor sejam baixas, justificando a calibração do indicador em conjunto com o termopar. Como os termopares de metais básicos normalmente apresentam desvios elevados e irregulares para suas tabelas de referência, na faixa de 0°C a 1100°C, inicialmente, a empresa Presys desenvolveu o termômetro digital programável apenas para termopares de platina. O Inmetro calibrou um desses termômetros em conjunto com um termopar tipo S, pelo método dos pontos fixos, e encontrou incertezas da ordem de ±0,3°C (k=2) ¾ incerteza típica para um termopar de platina, calibrado por pontos fixos no Inmetro, na faixa de 0°C a 1100°C. A metodologia de calibração, os padrões e instrumentos empregados, os resultados e as características de desempenho são discutidos neste trabalho

Fixed point calibration for type n thermocouples in the 0°C TO 1000°C range

4 p. : il.Noble metal thermocouples are suitable for fixed point calibration method. Basic metal thermocouples, on the other hand, are usually calibrated by comparison. This happens because of their electromotive force (emf) instability in short time. In the range from 0 to 1084°C, according to the Monograph CCT/WG1 – BIPM [1] the typical uncertainty of type N thermocouple is about 0.2 °C (k=2) at the fixed points and 1.0 °C (k=2) in the interpolated values. This paper tries to enlighten this discussion presenting results which confirm that type N thermocouples have the best emf stability among base metal thermocouples up to 1000°C, when it is used by customers for calibrations by comparison, after have being calibrated at fixed points cells in primary laboratories. In this condition, it is possible to show that type N thermocouple permits to achieve results near to mentioned uncertainties. The calibration method, laboratory facilities, results and uncertainty budget are reported in this paper. A sheathed thermocouple having compacted mineral oxide insulation was calibrated by fixed points method at Inmetro and by comparison in Brazilian secondary laboratories along two years. This thermocouple has accumulated more than 200h at 1000°C