CN210154717U - 一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，包括探测激光器、加热激光器、注射泵、线阵CCD设备和外设设备，其中，探测激光器与注射泵的注射液滴同轴布置，加热激光器布置在注射液滴的旁侧；线阵CCD设备布置在注射液滴的旁侧，用于采集注射液滴经过激光照射的彩虹信号，并把采集到的数据信息传输到外接设备上；本实用新型提供的信号采集装置，实验装置简单，易于操作。
Description
技术领域
本实用新型属于光学测量技术领域，涉及一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置。
背景技术
特定波长的激光照射到贵金属纳米颗粒表面，使贵金属纳米颗粒产生局域等离子体共振效应，使贵金属纳米颗粒对特定波长的光表现出强烈的散射和吸收增强效应。吸收的光能通过非辐射月前过程转化为热能，造成颗粒发热，进而使贵金属纳米颗粒周围环境介质的温度升高，即光热效应(Photothermal，PT)。基于贵金属纳米颗粒的光热效应，可应用于光热癌症治疗、光热成像、光热催化、光热加工等领域，贵金属纳米颗粒的光热效应逐渐成为纳米科技中的重要课题。贵金属纳米颗粒光热效率的研究是贵金属纳米颗粒应用的重要依据，所欲，对于贵金属纳米颗粒溶液光热升温过程的实时、精准的监测显得尤为重要。
现有的溶液温度技术中，贵金属纳米颗粒溶液的温度测量方式包括接触式测量和非接触式测量，且以接触式的热电偶测温为主，热电偶装配简单，更换方便，测量精度高，测量范围大，热响应时间快，但激光对纳米颗粒溶液的加热过程通常处于非平衡升温过程，温度不均匀。同时，热电偶为点温度探测器，测量的温度是热电偶探头周围附近的温度，而不是整体的平均温度或等效温度。热电偶测温因其接触式的特点，测量过程中必然会带来接触式散热。非接触式测量主要是基于光学方法进行，包括微分干涉像衬显微技术、光热相关谱、光热成像技术等。微分干涉像衬显微技术等非接触测量方式，避免了接触式散热，但实验系统较为复杂，测量要求高。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，包括探测激光器、加热激光器、注射泵、线阵CCD设备和外设设备，其中，探测激光器与注射泵的注射液滴同轴布置，加热激光器布置在注射液滴的旁侧；
线阵CCD设备布置在注射液滴的旁侧，用于采集注射液滴经过激光照射的彩虹信号，并把采集到的数据信息传输到外设设备上。
优选地，探测激光器和加热激光器之间设置有倾角。
优选地，探测激光器和加热激光器之间的夹角为10～130°。
优选地，探测激光器和注射液滴之间设置有两组柱透镜组，分别为第一组柱透镜组和第二组柱透镜组；探测激光器、第一组柱透镜组和第二组柱透镜组之间同轴布置。
优选地，第一组柱透镜组用于对圆形光斑进行水平横向展宽；包括第一柱透镜和第二柱透镜，其中，第一柱透镜焦距f1＝25.4mm，第二柱透镜焦距f2＝100mm。
优选地，第二组柱透镜组用于对光束进行纵向压缩，包括第三柱透镜和第四柱透镜，第三柱透镜焦距f3＝100mm，第四柱透镜焦距f4＝25.4mm。
优选地，还包括用于测量注射液滴直径的显微相机。
优选地，探测激光器为He-Ne激光器。
优选地，加热激光器的型号为MGL-III-532nm-300wW。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本实用新型提供的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，通过不同方位的加热激光和探测激光照射被测液滴，通过CCD设备采集被测液滴的彩虹信号；本实用新型提供的激光彩虹方法能够同时测量出液滴的折射率及粒径，具有非接触的特征，且测量精度高；同时，因彩虹法测量的折射率是液滴整体的反映，借助液体折射率与温度的关系，彩虹法能够测量的是液滴的整体平均温度，而非局部温度。
同时，本实用新型提供的信号采集装置，实验装置简单，易于操作，且采集的是液滴的彩虹信号，有利于后续计算，同时，测量的液滴可以回收再次使用，可实现无损测量。
进一步的，加热激光和探测激光光线之间的夹角范围为10°～130°之间，避免加热激光的彩虹信号与探测激光的彩虹信号重叠。
进一步的，通过两组柱透镜对探测激光的光束进行调整，一组使光束横向加宽，一组使光束纵向压缩，这样可以使光束横向尺寸足够照射整个液滴的直径区域，且得到的一阶彩虹宽度较大，且能量不会分散。
综上所述，本实用新型方法可非接触式、无损测量贵金属纳米颗粒光热升温过程，实验操作简单。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本实用新型测量装置示意图；
其中，1、探测激光器2、加热激光器3、注射泵4、线阵CCD设备5、显微相机6、外设设备。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型提供的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，包括探测激光器1、加热激光器2、注射泵3、线阵CCD设备4、显微相机5、外设设备6和柱透镜组，其中，探测激光器1与注射泵3的注射液滴同轴布置，加热激光器2布置在注射液滴的旁侧；柱透镜组布置在探测激光器1和注射液滴之间。
线阵CCD设备4布置在注射液滴的旁侧，用于采集注射液滴经过激光照射的彩虹信号，并把采集到的数据信息传输到外设设备6上，用以下一步的计算。
探测激光器1和加热激光器2之间设置有倾角，加热激光器2和探测激光器3之间的夹角为10～130°。
柱透镜组设置有两组柱透镜组，分别为第一组柱透镜组和第二组柱透镜组，其中，第一组柱透镜组包括第一柱透镜7和第二柱透镜8，第一组柱透镜组对圆形光斑进行水平横向展宽，其中，第一柱透镜7焦距f1＝25.4mm，第二柱透镜8焦距f2＝100mm，第一组柱透镜组的展宽比d1＝f2/f1≈4，相当对光斑进行横向四倍展宽。
第二组柱透镜组用于对光束进行纵向压缩，包括第三柱透镜9和第四柱透镜10，第三柱透镜9焦距f3＝100mm，第四柱透镜10焦距f4＝25.4mm，相当对光束进行纵向四倍压缩。
还包括显微相机5，用于测量被测液滴的粒径。
探测激光器1为He-Ne激光器，其波长632.8nm，功率15mW；
加热激光器2为532nm半导体激光器，该型激光器的型号为MGL-III-532nm-300wW。
加热激光的激光功率要远大于探测激光的激光功率，且探测激光的波长不能再贵金属纳米颗粒吸收峰附近，该结构尽可能的降低了探测激光对贵金属纳米颗粒溶液光热升温的贡献。
本实用新型的原理是：
通过一束加热激光和一束探测激光从不相同的两个方位入射通过贵金属纳米颗粒液滴，利用高速线阵CCD采集探测激光通过液滴后，随加热激光照射时间变化的彩虹信号，进而将采集到的数据信息传输到外设设备进行下一步的计算。
Claims (9)
1.一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，其特征在于，包括探测激光器(1)、加热激光器(2)、注射泵(3)、线阵CCD设备(4)和外设设备(6)，其中，探测激光器(1)与注射泵(3)的注射液滴同轴布置，加热激光器(2)布置在注射液滴的旁侧；
线阵CCD设备(4)布置在注射液滴的旁侧，用于采集注射液滴经过激光照射的彩虹信号，并把采集到的数据信息传输到外设设备(6)上。
2.根据权利要求1所述的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，其特征在于，探测激光器(1)和加热激光器(2)之间设置有倾角。
3.根据权利要求2所述的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，其特征在于，探测激光器(1)和加热激光器(2)之间的夹角为10～130°。
4.根据权利要求1所述的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，其特征在于，探测激光器(1)和注射液滴之间设置有两组柱透镜组，分别为第一组柱透镜组和第二组柱透镜组；探测激光器(1)、第一组柱透镜组和第二组柱透镜组之间同轴布置。
5.根据权利要求4所述的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，其特征在于，第一组柱透镜组用于对圆形光斑进行水平横向展宽；包括第一柱透镜(7)和第二柱透镜(8)，其中，第一柱透镜(7)焦距f1＝25.4mm，第二柱透镜(8)焦距f2＝100mm，第一组柱透镜组的展宽比d1＝f2/f1≈4。
6.根据权利要求5所述的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，其特征在于，第二组柱透镜组用于对光束进行纵向压缩，包括第三柱透镜(9)和第四柱透镜(10)，第三柱透镜(9)焦距f3＝100mm，第四柱透镜(10)焦距f4＝25.4mm。
7.根据权利要求1所述的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，其特征在于，还包括用于测量注射液滴直径的显微相机(5)。
8.根据权利要求1所述的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，其特征在于，探测激光器(1)为He-Ne激光器。
9.根据权利要求1所述的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的信号采集装置，其特征在于，加热激光器(2)的型号为MGL-III-532nm-300wW。
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| CN110068398A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-07-30 | 陕西科技大学 | 一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的测量装置及方法 |
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- 2019-05-08 CN CN201920653727.8U patent/CN210154717U/zh not_active Expired - Fee Related
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