[發(fā)明專利]膠體晶體生長檢測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310699642.0
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103645192A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫志斌;曹松;楊皓;翟永亮;王超;李維寧;楊捍東;蔣遠大;翟光杰;李明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院空間科學與應(yīng)用研究中心
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11309
• 代理人: 李楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種膠體晶體生長檢測裝置，尤其涉及一種在微重力環(huán)境下的膠體晶體生長檢測裝置。

背景技術(shù)

膠體晶體(colloidal?crystal)是指由亞微米級(submicro)或納米級(nano)的膠體微球分散在溶劑中經(jīng)過特定的排列方式構(gòu)成的類似于晶體結(jié)構(gòu)的有序體系。膠體晶體已成為當前研究熱點之一。

膠體有序相變的研究意義在于，可用放大了幾個數(shù)量級的膠體粒子代替原子構(gòu)成類似于原子晶體的有序結(jié)構(gòu)。與原子晶體相比，膠體晶體在觀察的空間和時間分辨率上都有幾個數(shù)量級的放大，從而可以利用它作為模型體系研究許多原子晶體無法研究的過程。

現(xiàn)有技術(shù)的膠體晶體生長檢測裝置對膠體晶體的生長檢測非常簡單，無法實現(xiàn)多種膠體生長的檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種膠體晶體檢測裝置，以實現(xiàn)多種膠體生長的檢測。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種膠體晶體檢測裝置，所述膠體晶體生長檢測裝置具體包括：

主激光器，用于發(fā)射激光；

換位設(shè)備，所述換位設(shè)備包括多個容置膠體晶體的樣品倉，所述換位設(shè)備用于切換所述樣品倉；

第一攝像頭，用于獲取激光通過膠體晶體后的衍射圖像；

第二攝像頭，用于通過屏幕獲取膠體晶體的形態(tài)圖像；

控制設(shè)備，分別與所述主激光設(shè)備、換位設(shè)備、第一攝像頭和第二攝像頭相連接，用于控制所述主激光設(shè)備、換位設(shè)備、第一攝像頭和第二攝像頭。

所述膠體晶體生長檢測裝置還包括分光棱鏡，所述主激光器發(fā)射的激光通過所述分光棱鏡投射入所述樣品倉容置的所述膠體晶體。所述膠體晶體生長檢測裝置還包括備激光器，所述備激光器發(fā)射的激光通過所述分光棱鏡投射入所述樣品倉容置的所述膠體晶體。所述主激光器和備激光器包括：激光發(fā)射器、濾光片、空間濾波器、準直棱鏡、光欄和匯聚透鏡。

所述第一攝像頭和第二攝像頭利用電荷耦合元件實現(xiàn)。所述膠體晶體生長檢測裝置還包括白光照明器，用于照射所述樣品倉容置的所述膠體晶體。所述白光照明器通過白光發(fā)光二極管實現(xiàn)。

所述換位設(shè)備還包括加熱器，與所述控制設(shè)備相連接。所述換位設(shè)備還包括攪拌器，與所述控制設(shè)備相連接。所述換位設(shè)備還包括電極板，與所述控制設(shè)備相連接。

本發(fā)明膠體晶體檢測裝置包括多個激光器，換位設(shè)備可以切換多個容置膠體晶體的樣品倉，從而利用多個攝像頭實現(xiàn)多種膠體生長的檢測。

附圖說明

圖1為本發(fā)明膠體晶體檢測裝置的示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

由于膠體顆粒尺寸上比原子晶體大幾個數(shù)量級，與重力相比，其顆粒間的作用力與原子比相對較弱，重力對其結(jié)晶過程與結(jié)晶結(jié)構(gòu)產(chǎn)生決定性的影響。比如，重力會導(dǎo)致沉降，當膠體顆粒沉淀到樣品瓶的底部時便引起結(jié)晶的產(chǎn)生。

在重力場中發(fā)生沉降過程后，結(jié)晶發(fā)生前便有一層液體會在容器底部生成。這前兩層液體在重力場下進行一階轉(zhuǎn)換。當沉降具有較高的Peclet系數(shù)時(重力與熱效應(yīng)之比)，布朗運動的影響減少了，類似于系統(tǒng)的單層晶體便形成了。當Peclet系數(shù)較低時，膠體晶體向外延展。重力還會加速“玻璃化”系統(tǒng)的老化過程，減少晶體成核時間和玻璃轉(zhuǎn)化密度。

鑒于重力對膠體晶體的結(jié)晶有如此重要的影響，在減少重力影響的環(huán)境下進行實驗引起了各國科學家的興趣。根據(jù)萬有引力定律，完全的零重力環(huán)境是不存在的，各種條件下的微重力膠體晶體實驗逐漸展開。

本發(fā)明膠體晶體檢測裝置在微重力環(huán)境下研究帶電膠體晶體的生長過程。在空間微重力環(huán)境研究三種體系膠體溶液的結(jié)晶，即兩種復(fù)合膠體晶體和一種單組分膠體晶體在自然結(jié)晶條件下結(jié)晶(模式二)，通過記錄激光衍射和白光照明下晶體形態(tài)隨時間的演化，分析膠體晶體的結(jié)晶過程。并通過記錄激光衍射和白光照明下晶體形態(tài)研究膠體晶體結(jié)構(gòu)隨溫度(35-60℃)和隨平板間電壓(0.5-2.5V)的變化(模式一)，研究膠體晶體的相變。每個樣品的都按照模式一/模式二的設(shè)計順序進行，并結(jié)合數(shù)據(jù)注入方式改變進程。樣品不回收，采用實時觀察方式進行，結(jié)果為衍射圖像和形態(tài)圖像。

圖1為本發(fā)明膠體晶體檢測裝置的示意圖，如圖所示本發(fā)明膠體晶體檢測裝置100具體包括：主激光器111、換位設(shè)備120、第一攝像頭131、第二攝像頭132、控制設(shè)備140。