[發明專利]納米顆粒關鍵幾何特征量的測量方法

有效

• 申請號: 201310401887.0
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103499521A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 徐寧漢;白本鋒;譚峭峰;金國藩
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

1.一種納米顆粒關鍵幾何特征量的測量方法，包括以下步驟：

步驟S10，提供一測量系統，包括：光源模組，用以產生單色光；斬光器，用以將光源模組產生的單色光分成一參考光及一測量光兩路光束；一參考樣品池及一衰減片依次設置于所述參考光的光路上；一反射模組設置于所述測量光的出射光路依次設置，使入射到待測樣品的測量光與從待測樣品出射的測量光形成一夾角；一樣品池，設置于第三反射鏡反射的測量光的光路上，并承載待測樣品；以及光電探測及處理單元，用于探測從樣品池出射的測量光以及從衰減片出射的參考光；

步驟S11，將納米顆粒承載于所述樣品池，測量納米顆粒的透過率???????????????????????????????????????????????，獲得納米顆粒的消光光譜；

步驟S12，將含有納米顆粒的混合液同時設置于參考樣品池及樣品池中進行測量，獲得納米顆粒的散射光譜：

，

其中，為金屬納米顆粒濃度，為納米顆粒光程長度，為平均差分散射截面系數，T₂(λ)為光電探測及處理系統測得的透過率，穆勒矩陣的第一個元素值，上標g和ps分別表示納米顆粒和標準樣品；

步驟S13，更改金屬納米顆粒濃度和光程長度，重復S11和S12步驟測量消光光譜和散射光譜，校驗測量結果是否位于光電探測及處理單元的線性響應區間，并導出符合線性響應區間的測量數據并保存；

步驟S14，預估納米顆粒所包含的關鍵幾何特征量的種類及幾何尺度分布范圍；

步驟S15，建立消光截面系數、散射截面系數與關鍵幾何特征量之間關系的數據庫；

步驟S16，分別將消光截面系數與幾何特征量之間關系的數據庫及散射截面系數與幾何特征量之間關系的數據庫轉換為矩陣，將逆問題轉換成線性方程組：

，，

其中，和為的矢量，和是的矩陣，是的矢量，代表關鍵幾何特征量；

步驟S17，根據消光光譜、散射光譜、消光截面系數數據庫和散射截面系數的數據庫求解逆問題，得到，獲得納米顆粒的關鍵幾何特征量。

2.如權利要求1所述的納米顆粒關鍵幾何特征量的測量方法，其特征在于，消光光譜的表達式為：

，其中，，

其中為金屬納米顆粒的透過率，λ是單色光波長，I_m1為所述光電探測及處理單元探測到的測量光強度，I_r1為所述光電探測及處理單元探測到的參考光強度，是測量光和參考光的強度比的基準值。

3.如權利要求1所述的納米顆粒關鍵幾何特征量的測量方法，其特征在于，所述散射光譜的獲得進一步包括以下子步驟：

將納米顆粒設置于所述參考樣品池及樣品池中，測量光電探測及處理單元獲得測量光光強，參考光光強，獲得納米顆粒的透過率T₂(λ)：

，

其中，I_r0為從斬光器出射的參考光的光強，I_m0為從所述斬光器出射的測量光的光強；

將參考樣品池及樣品池中的納米顆粒換為標準樣品，對所述測量系統進行標定，獲得標準樣品的平均差分散射截面系數：

，

其中，為標準樣品的穆勒矩陣的第一個元素值，為平均散射截面系數，。

4.如權利要求1所述的納米顆粒關鍵幾何特征量的測量方法，其特征在于，所述納米顆粒為金納米棒，所述關鍵幾何特征量包括金納米棒的長寬比參數AR、寬度D、帽形e，通過以下方式建立消光截面系數數據庫和散射截面系數數據庫：

將金納米棒的寬度D范圍設置為5nm~165nm，步長設置為0.5nm~40nm；長寬比AR范圍設置為1~10，步長設置為0.05-1；帽形參數e范圍設置為0~1，步長設置為0.05-0.25；單色光波長范圍設置為300nm~2000nm之間，步長設置為0.5nm-20nm之間；

采用T矩陣算法計算建立消光截面系數數據庫和散射截面系數數據庫。

5.如權利要求4所述的納米顆粒關鍵幾何特征量的測量方法，其特征在于，通過以下方式將消光截面系數及散射截面系數與關鍵幾何特征量之間關系的數據庫轉換為矩陣：

將消光截面系數數據庫，以為行，D/AR/e復合成列，轉換成矩陣c的形式；

將散射截面系數數據庫，以為行，D/AR/e復合成列，轉換成矩陣S_d的形式。