[發明專利]一種微顆粒的超快光譜實驗方法

在審

• 申請號: 201811220629.1
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN109580439A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 張向平;方曉華;趙永建
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及材料工程領域，一種微顆粒的超快光譜實驗方法，微顆粒的超快光譜研究裝置包括位移臺I、旋轉馬達、旋轉軸、磁鐵、位移臺II、樣品腔、攪拌片、透鏡I、分束器、激光器、濾光片、透鏡II、小孔、透鏡III、探測器和計算機，采用超快光譜方法來研究低濃度的微顆粒樣品，采用特殊設計的樣品腔及攪拌方法，使得樣品腔中不同區域的樣品有較快的交換速度以滿足超快光譜實驗的需要，并能夠避免機械噪聲進入光譜，也避免了激光在樣品中的周期性的折射，提高了光譜數據的質量，采用熒光探測方法對旋轉的樣品腔中的微顆粒進行高精度的計數，無樣品損耗，操作過程簡便。

技術領域

本發明涉及材料工程領域，尤其是一種采用超快光譜方法來研究低濃度的微顆粒樣品的一種微顆粒的超快光譜實驗方法。

背景技術

超快光譜是一種采用超快激光來研究樣品特性的方法，能夠得到具有飛秒分辨率的時間分辨譜，通常用于研究光化學或光生物學中的超快過程，實驗中需要將聚焦的激光射到樣品中的部分區域，現有技術的激光系統的激光重復率能夠達到kHz量級，這就需要樣品中已被激光激發的部分與未被激發的部分之間有足夠快的交換速度，以避免樣品被激光重復激發而對實驗結果造成影響，某些現有技術采用循環泵的方法來使得樣品中的部分進行交換，不但需要的樣品量較大，而且會引入機械噪聲，甚至會造成樣品損壞；另一些現有技術采用勻速旋轉的攪拌器來進行不同區域的樣品交換，但是在某些體積較小的樣品腔中攪拌范圍較小，即僅能夠對攪拌片周圍的樣品進行攪拌混合，并且會使得樣品對激光產生周期性的折射，導致在超快光譜中引入周期性的噪聲，對超快光譜的結果產生影響。在某些應用中，需要對液體中的顆粒數目進行計數，現有技術中的計數測量耗時較長，且只能對單位體積液體中的顆粒數量較大的樣品進行測量，所述一種微顆粒的超快光譜實驗方法能夠解決問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明方法采用特殊設計的樣品腔及攪拌方法，使得樣品腔中不同區域的樣品有較快的交換速度以滿足超快光譜實驗的需要，另外，采用熒光探測方法對旋轉的樣品腔中的微顆粒進行高精度的計數，無樣品損耗，操作過程簡便。

本發明所采用的技術方案是：

微顆粒的超快光譜研究裝置包括位移臺I、旋轉馬達、旋轉軸、磁鐵、位移臺II、樣品腔、攪拌片、透鏡I、分束器、激光器、濾光片、透鏡II、小孔、透鏡III、探測器和計算機，xyZ為三維空間坐標系，旋轉馬達固定于位移臺I上，所述激光器、分束器、透鏡I和樣品腔依次組成入射光路，所述樣品腔、透鏡I、分束器、濾光片、透鏡II、小孔、透鏡III和探測器依次組成出射光路，激光器能夠發射波長可調的連續激光和激光脈沖，激光脈沖包括泵浦脈沖和探測脈沖，所述泵浦脈沖和探測脈沖具有不同的功率、頻率和持續時間，探測脈沖與泵浦脈沖之間的時間間隔能夠調節；磁鐵通過旋轉軸連接旋轉馬達，旋轉軸平行于z坐標軸，位移臺I能夠三維移動，旋轉馬達能夠帶動磁鐵旋轉，樣品腔固定于位移臺II上，位移臺II能夠三維移動，位移臺II能夠帶動樣品腔繞樣品腔的y方向中心線轉動，樣品腔上半部分是長方體腔、下半部分為軸線沿y方向的圓柱桶，所述上半部分與下半部分之間具有柵網，所述長方體腔高為30毫米、長為10毫米、寬為2毫米，所述圓柱桶高為20毫米、底面直徑為10毫米，所述長方體腔的y方向中心線與所述圓柱桶的軸線共線，攪拌片由具有磁性的不銹鋼桿外包裹聚四氟乙烯制成，攪拌片的直徑為1.2毫米、長度為13毫米，攪拌片位于樣品腔上半部分，所述柵網能夠防止攪拌片掉入圓柱桶；所述旋轉馬達、激光器和探測器分別電纜連接計算機，通過計算機能夠調節激光器發出的激光脈沖與旋轉馬達旋轉角度之間的時間差；小孔的尺寸能夠調節，能夠根據不同尺寸的待測微顆粒來調節探測器的探測分辨率。

攪拌片使得樣品腔中的不同區域的樣品部分進行快速交換的原理為：