CN106018287A - 一种光热转换监测装置 - Google Patents

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梁春杰
罗志辉
郑金存
韦庆敏
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/171—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with calorimetric detection, e.g. with thermal lens detection

Abstract

本发明公开了一种光热转换监测装置，该装置包括光源、温度感应器，还包括样品池，且该样品池内置有金纳米星；所述光源照射样品池内的金纳米星，该金纳米星吸收光能并转化为产生热量，所述温度感应器检测所述金纳米星辐射出的热量。本发明基于光热转换原理，利用光源、样品池和温度温度感应器组建了简易、高效、易操作的光热转换装置。本发明选取金纳米星接收激光照射，进行光热转换，利用不同照射波长的激光灯对金纳米星样品进行定时照射，红外温度探测器测定其实时温度的变化，从而确定了高效光热转换的最优条件。本发明所提供的装置具有较强的可行性、稳定性、高效性、易操作等特点，易于推广应用。

Description

一种光热转换监测装置
技术领域
本发明属于光热转换技术领域，具体涉及一种光热转换监测装置。
背景技术
近年来基于光电技术的快速发展，生物传感技术也得到了飞速的发展，从传统的酶联免疫分析、聚合酶链式反应、紫外分析、红外光谱分析法和电化学分析，到新兴的质谱分析和最热的荧光分析。然而这些方法都要配备昂贵、复杂的专门仪器，并且监测过程复杂繁琐，这就很难简便的用于实时监测，并且也无法大范围推广。因此，发展快速、简便并且便宜的检测装置和方法是目前生物器的研究热点。
光热转换是指通过反射、吸收或其他方式把太阳辐射能集中起来，转换成足够高温度的过程，以有效地满足不同负载的要求。由于其极强的实用性，是目前非常热门的研究方向。光热转换技术通常应用于肿瘤癌症的治疗成像研究。光热传感技术具有快速、在线、无损检测的优点，但很少用于建立。目前光热传感器研究的现有情况，明尼苏达州大学Bischof小组采用纳米金为光热转换试剂，基于免疫实验，用红外摄像机记录温度，建立了光热传感分析方法；北京化工大学Wang小组采用光热传感技术检测爆炸物。
但是上述对于光热传感器研究其使用仪器非常昂贵，其所使用的方法要求很高，复杂繁琐，难以进行推广。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种简单、高效、使用方便的光热转换监测装置；本发明的另一目的是利用该监测装置进行条件优化，从而获得该装置光热转换高效的条件选择和参数设置。
本发明基于光热传感原理，选用激光灯为光源、红外温度探测器为温度感应器，并自行制备了多孔玻璃样品池，从而组建光热转换监测装置。本发明详细研究了影响装置的光热转换的光源波长、照射角度、高度、激光灯照射时间、金纳米的种类等因素，并通过所搭建的热转换装置进行测定和分析。
为达到上述目的，本发明采取的具体技术方案为：
一种光热转换监测装置，该装置包括光源、温度感应器，还包括样品池，且该样品池内置有金纳米星；所述光源照射样品池内的金纳米星，该金纳米星吸收光能并转化产生热量，所述温度感应器检测所述金纳米星辐射出的热量。
进一步的，所述的光源为激光灯。
进一步的，所述温度感应器为红外温度探测器。
进一步的，所述的样品池为玻璃板样品池；该玻璃板样品池的具体制备方法为：准备普通玻璃片，首先利用磨具制作定型孔，再对定型孔利用氢氟酸进行滴蜡处理，冲洗干净、干燥，即得样品池。
本发明针对所述的光热转换监测装置进行条件优化的方法为：调节所述激光灯照射样品池的角度与高度，调整激光照射波长以及照射时间；然后根据不同激光照射角度、高度、波长和时间，所述红外温度探测器监测到不同的温度，选取温度最高且升温最快的参数组合，即为光热转换监测装置的最优条件。
经验证，所述激光灯垂直照射样品池，金纳米星的吸收峰接近所述激光灯的照射波长，红外温度探测器监测到的温度最高且升温快。
所述光热转换监测装置能够应用于在分析化学、医学检测、环境分析及其相关技术领域。
本发明的有益效果为：本发明基于光热转换原理，利用光源、样品池和温度温度感应器组建了简易、高效、易操作的光热转换装置。本发明选取金纳米星接收激光照射，进行光热转换，利用不同照射波长的激光灯对金纳米星样品进行定时照射，红外温度探测器测定其实时温度的变化，从而确定了高效光热转换的最优条件。本发明所提供的装置具有较强的可行性、稳定性、高效性、易操作等特点，易于推广应用。
附图说明
图1为本发明装置的总体结构示意图；
图2为本发明中实施例3的实验结果图。
其中，1-光源，2-温度感应器，3-支架，4-样品池，5-金纳米星。
具体实施方式
以下通过具体实施例并结合附图对本发明进一步解释和说明。
如图1所示，一种光热转换监测装置，该装置包括光源1、温度感应器2，还包括支架3上的样品池4，且该样品池4内置有金纳米星5；所述光源1照射样品池4内的金纳米星5，该金纳米星5吸收光能并转化为产生热量，所述温度感应器2检测所述金纳米星5辐射出的热量。
所述的光源1为激光灯。
所述温度感应器2为红外温度探测器。
所述玻璃板样品池4的具体制备方法为：首先准备10*3.5*0.5的玻璃片，利用磨具给每片玻璃制作四个磨具孔使其定型，然后配制3mol/L的HF溶液进行滴蜡，每个孔加入200μL的氢氟酸，每隔两个小时用吸水纸把蜡孔中的溶液吸干，接着把被腐蚀的玻璃碎片清理出来之后，再次滴加适量氢氟酸溶液进行腐蚀，重复三次即可，用大量的水冲洗，50度干燥1小时，获得样品池4。
实施例1：
将样品池4置于滑台上，利用万向夹夹住激光灯，设置其距离样品池4的高度为6cm，且与水平线成俯角30º照射样品池4，样品池4中放入530 nm吸收的金纳米星5；采取532nm波长的激发光，照射金纳米星5 5min，观察记录红外温度探测器2温度的变化。
实施例2
将样品池4置于滑台上，利用万向夹夹住激光灯，设置其距离样品池的高度为8cm，且与水平线成俯角60º照射样品池，样品池中放入880nm吸收的金纳米星5；采取532nm波长的激发光，照射金纳米星5 10min，观察记录红外温度探测器2温度的变化。
实施例3
将样品池4置于滑台上，利用万向夹夹住激光灯，设置其距离样品池4的高度为10cm，且与水平线成（30º,60º,90º）照射样品池4，样品池4中放入878nm吸收的金纳米星5；采取880nm波长的激发光，照射金纳米星5 15min，观察记录红外温度探测器2温度的变化。
上述实施例1-3从激光灯照射角度、激光灯高度、激光灯照射时间和波长等方面考察，激光灯的方向：30º,60º,90º;高度:6cm, 8cm, 10cm，激光波长:530nm、880nm、878nm；照射时间：5 min，10 min，15min。
如图2所示，激光灯照射方向与水平成90°时，温度升高最快；且实施例1-3结果表明金纳星吸收峰与激光灯的波长越接近，温度升高越快。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种光热转换监测装置，其特征在于，该装置包括光源（1）、温度感应器（2），还包括支架（3）上的样品池（4），且该样品池（4）内置有金纳米星（5）；所述光源（1）照射样品池（4）内的金纳米星（5），该金纳米星（5）吸收光能并转化产生热量，所述温度感应器（2）检测所述金纳米星（5）辐射出的热量。
2.如权利要求1所述的光热转换监测装置，其特征在于，所述的光源（1）为激光灯。
3.如权利要求1所述的光热转换监测装置，其特征在于，所述温度感应器（2）为红外温度探测器。
4.如权利要求1所述的光热转换监测装置，其特征在于，所述的样品池（4）为玻璃板样品池。
5.如权利要求4所述的光热转换监测装置，其特征在于，所述玻璃板样品池的具体制备方法为：准备普通玻璃片，首先利用磨具制作定型孔，再对定型孔利用氢氟酸进行滴蜡处理，冲洗干净、干燥，即得玻璃样品池。
6.权利要求1-5任一权利要求所述的光热转换监测装置在分析化学领域内的应用。
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