CN110987731B - 纳米颗粒检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种检测装置及方法，尤其是一种纳米颗粒检测装置及方法，属于颗粒检测的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述纳米颗粒检测装置，包括能产生平面电磁波的电磁波发生器以及与所述电磁波发生器适配的透镜组；在所述电磁波发生器产生平面电磁波的传播方向上设置颗粒检测球体，所述颗粒检测球体包括外球体以及位于所述外球体内的内球体，平面电磁波通过颗粒检测球体产生的纳米射流通过纳米颗粒时，通过透镜组能得到反向散射波，且根据所述反向散射波的强度实现对纳米颗粒的检测。本发明能有效提高纳米颗粒检测的精度，提高纳米颗粒检测的适应性以及适用范围，安全可靠。

Description

纳米颗粒检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种检测装置及方法，尤其是一种纳米颗粒检测装置及方法，属于颗粒检测的技术领域。
背景技术
目前，利用平面波照射球体能实现对纳米颗粒的检测，在检测时，放置在被平面电磁波照射的球体的阴影侧的纳米颗粒会使得反向散射波强度显著变化，随着纳米粒子与球体之间的距离以及纳米粒子的尺寸不同，反向散射波的强度也会有所不同。
在利用球体对纳米球体进行检测时，球体为单个球体。纳米颗粒放置在球体表面附近时，反向散射波的强度最大，而随着纳米颗粒远离球体时，使得反向散射波的强度迅速减小，从而使得现有对纳米颗粒检测的精度低，检测效果差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种纳米颗粒检测装置及方法，其能有效提高纳米颗粒检测的精度，提高纳米颗粒检测的适应性以及适用范围，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述纳米颗粒检测装置，包括能产生平面电磁波的电磁波发生器以及与所述电磁波发生器适配的透镜组；在所述电磁波发生器产生平面电磁波的传播方向上设置颗粒检测球体，所述颗粒检测球体包括外球体以及位于所述外球体内的内球体，平面电磁波通过颗粒检测球体产生的纳米射流通过纳米颗粒时，通过透镜组能得到反向散射波，且根据所述反向散射波的强度实现对纳米颗粒的检测。
所述内球体在外球体内呈非同心分布，且内球体的中心、外球体的中心在与平面电磁波传播方向平行的直线上。
所述内球体的介电常数为外球体介电常数的一半。
一种纳米颗粒检测方法，包括能产生平面电磁波的电磁波发生器以及与所述电磁波发生器适配的透镜组；在所述电磁波发生器产生平面电磁波的传播方向上设置颗粒检测球体，所述颗粒检测球体包括外球体以及位于所述外球体内的内球体，平面电磁波通过颗粒检测球体产生的纳米射流通过纳米颗粒时，通过透镜组能得到反向散射波，且根据所述反向散射波的强度实现对纳米颗粒的检测。
所述内球体在外球体内呈非同心分布，且内球体的中心、外球体的中心在与平面电磁波传播方向平行的直线上。
所述内球体的介电常数为外球体介电常数的一半。
本发明的优点：颗粒检测球体位于平面电磁波的传播方向上，由电磁波发生器能产生平面电磁波，平面电磁波通过颗粒检测球体产生纳米射流，纳米射流通过纳米颗粒后能由透镜组得到散射场，通过散射场能得到归一化的后向散射摄动强度ΔI，根据归一化的后向散射摄动强度ΔI能实现对纳米颗粒的有效检测；颗粒检测球体采用外球体与内球体时，能避免纳米颗粒距离外球体距离较远时导致归一化的后向散射摄动强度ΔI的迅速降低，能有效提高纳米颗粒检测的精度，提高纳米颗粒检测的适应性以及适用范围，安全可靠。
附图说明
图1为本发明对纳米颗粒检测的示意图。
图2为本发明后向散射摄动强度与内球体介电常数相关性的示意图。
图3为本发明后向散射摄动强度与外球体、内球体中心距离相关性的示意图。
图4为本发明后向散射摄动强度与纳米颗粒、外球体间距离相关性的示意图。
附图标记说明：1-电磁波发生器、2-平面电磁波、3-外球体、4-内球体、5-纳米颗粒、6-散射场以及7-透镜。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为例能有效提高纳米颗粒检测的精度，提高纳米颗粒检测的适应性以及适用范围，本发明包括能产生平面电磁波2的电磁波发生器1以及与所述电磁波发生器1适配的透镜组；在所述电磁波发生器1产生平面电磁波2的传播方向上设置颗粒检测球体，所述颗粒检测球体包括外球体3以及位于所述外球体3内的内球体4，平面电磁波通过颗粒检测球体产生的纳米射流通过纳米颗粒5时，通过透镜组能得到反向散射波，且根据所述反向散射波的强度实现对纳米颗粒5的检测。
具体地，电磁波发生器1能产生平面电磁波2，电磁波发生器1采用现有常用的结构形式，具体可以根据需要进行选择，只要能产生平面电磁波2即可，一般地，平面电磁波2的波长远大于纳米颗粒5的粒径。透镜组位于电磁波发生器1的背面，即透镜组与颗粒检测球体分别位于电磁波发生器1的两侧，而颗粒检测球体位于平面电磁波2的传播方向上，平面电磁波2遇到颗粒检测球体后能产生纳米射流，所述纳米射流及在颗粒检测球体的阴影侧生成狭窄的高强度光束。纳米射流在通过纳米颗粒5时，会产生反向散射波，所述反向散射波通过透镜组作用后能得到散射场6，本发明实施例中，根据检测散射场6的反向散射波的强度实现对纳米颗粒5的检测。一般地，透镜组至少为两个，通过透镜组能实现将反向散射波汇聚形成散射场6，在得到散射场6后，采用本技术领域常用的技术手段能测量得到反向散射波的强度，具体测量过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
本发明实施例中，颗粒检测球体包括外球体3以及内球体4，内球体4嵌置在外球体3内，对于一个确定的颗粒检测球体，内球体4在外球体3内保持固定，内球体4可以采用支架等方式固定在外球体3内。具体实施时，所述内球体4在外球体3内呈非同心分布，即内球体4的球心与外球体3的球心不同，在对纳米颗粒5进行检测时，内球体4的中心、外球体3的中心在与平面电磁波传播方向平行的直线上。
当颗粒检测球体采用外球体3与内球体4时，根据平面电磁波2与外球体3、纳米颗粒5产生的后向散射强度，能得到归一化的后向散射摄动强度ΔI，具体地，
Figure BDA0002327562580000031
其中，I2为平面电磁波2在外球体3、内球体4作用下的后向散射强度，I3为平面电磁波2与纳米颗粒5的作用下的后向散射强度。具体实施时，后向散射强度I2、后向散射强度I3可以利用本技术领域常用的技术手段实现测量，根据得到的归一化的后向散射摄动强度ΔI能得到纳米颗粒5的信息。
与现有颗粒检测球体相比，当颗粒检测球体采用外球体3与内球体4配合时，能有效提高对纳米颗粒5检测的准确性以及适应性，即纳米颗粒5位于外球体3的外壁较远的位置时，归一化的后向散射摄动强度ΔI不会迅速减小，确保对纳米颗粒5检测的有效性。
具体实施时，所述内球体4的介电常数为外球体3介电常数的一半。图2中，为纳米颗粒5的粒径为40nm时，内球体4不同的介电常数情况下，与归一化的后向散射摄动强度ΔI的关系，从图中可知，当内球体4的介电常数(RB)为0.8时，归一化的后向散射摄动强度ΔI的强度最大。图3中，为纳米颗粒5的粒径为40nm时，内球体4的球心与外球体3的球心距离Lc与归一化的后向散射摄动强度ΔI的关系，从图中可知，当Lc为1.6时，归一化的后向散射摄动强度ΔI的强度最大。图4中，纳米颗粒5与外球体3的距离不同时与归一化的后向散射摄动强度ΔI关系，从图中可知，纳米颗粒5与外球体3间的距离逐渐增大时，归一化的后向散射摄动强度ΔI的强度逐渐减弱，但归一化的后向散射摄动强度ΔI呈振荡情况，不会迅速减小，提高了对纳米颗粒5检测的可行性以及有效性。
综上，得到本发明纳米颗粒检测方法，包括能产生平面电磁波的电磁波发生器1以及与所述电磁波发生器1适配的透镜组；在所述电磁波发生器1产生平面电磁波的传播方向上设置颗粒检测球体，所述颗粒检测球体包括外球体3以及位于所述外球体3内的内球体4，平面电磁波通过颗粒检测球体产生的纳米射流通过纳米颗粒5时，通过透镜组能得到反向散射波，且根据所述反向散射波的强度实现对纳米颗粒5的检测。
本发明实施例中，电磁波发生器1、颗粒检测球体配合实现对纳米颗粒5的检测过程可以参考上述说明，此处不再赘述。

Claims (2)

1.一种纳米颗粒检测装置，包括能产生平面电磁波的电磁波发生器（1）以及与所述电磁波发生器（1）适配的透镜组；其特征是：在所述电磁波发生器（1）产生平面电磁波的传播方向上设置颗粒检测球体，所述颗粒检测球体包括外球体（3）以及位于所述外球体（3）内的内球体（4），平面电磁波通过颗粒检测球体产生的纳米射流通过纳米颗粒（5）时，通过透镜组能得到反向散射波，且根据所述反向散射波的强度实现对纳米颗粒（5）的检测；
所述内球体（4）在外球体（3）内呈非同心分布，且内球体（4）的中心、外球体（3）的中心在与平面电磁波传播方向平行的直线上；
所述内球体（4）的介电常数为外球体（3）介电常数的一半。
2.一种纳米颗粒检测方法，其特征是：包括能产生平面电磁波的电磁波发生器（1）以及与所述电磁波发生器（1）适配的透镜组；在所述电磁波发生器（1）产生平面电磁波的传播方向上设置颗粒检测球体，所述颗粒检测球体包括外球体（3）以及位于所述外球体（3）内的内球体（4），平面电磁波通过颗粒检测球体产生的纳米射流通过纳米颗粒（5）时，通过透镜组能得到反向散射波，且根据所述反向散射波的强度实现对纳米颗粒（5）的检测；
所述内球体（4）在外球体（3）内呈非同心分布，且内球体（4）的中心、外球体（3）的中心在与平面电磁波传播方向平行的直线上；
所述内球体（4）的介电常数为外球体（3）介电常数的一半。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017007431A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 National University Of Singapore Microsphere for generating a photonic nanojet

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030063426A1 (en) * 2001-08-29 2003-04-03 D-Wave Systems, Inc. Microsphere optical device
US7639351B2 (en) * 2007-03-20 2009-12-29 Tokyo Electron Limited Automated process control using optical metrology with a photonic nanojet
KR20080085790A (ko) * 2007-03-20 2008-09-24 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 광 나노젯에 의한 광학 계측을 이용한 자동화 프로세스제어 방법, 제조 클러스터의 제어 시스템 및 컴퓨터 판독가능한 저장 매체
US7394535B1 (en) * 2007-03-20 2008-07-01 Tokyo Electron Limited Optical metrology using a photonic nanojet
EP3223063A1 (en) * 2016-03-24 2017-09-27 Thomson Licensing Device for forming a field intensity pattern in the near zone, from incident electromagnetic waves
US10416383B2 (en) * 2017-07-20 2019-09-17 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Spatial control of the optical focusing properties of photonic nanojets

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017007431A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 National University Of Singapore Microsphere for generating a photonic nanojet

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Characteristics of photonic nanojets from two-layer dielectric hemisphere;Yunyue Liu 等;《Chin. Phys. B》;20170930;第26卷(第11期);114201-1~114201-7 *
Optimization of photonic nanojets generated by multilayer microcylinders with a genetic algorithm;YIN HUANG 等;《OPTICS EXPRESS》;20190121;第27卷(第2期);1310-1325 *
Quasi one-dimensional light beam generated by a graded-index microsphere;Soon-Cheol Kong 等;《OPTICS EXPRESS》;20090225;第17卷(第5期);3722-3731 *
理想同心介质球纳米喷流特性;陈宇 等;《强激光与粒子束》;20170930;第29卷(第9期);091006-2~091006-7 *

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