[实用新型]一种测量扰动胶体溶液前向光散射的装置

说明书

本实用新型公开了一种测量扰动胶体溶液前向光散射的装置，属于光学测量技术领域，包括激光器、化学反应容器、带通滤光片、雪崩二极管及计算机；所述的激光器所发出的激光束依次经过第一偏振器和第一小孔径光栏，然后通过第一反射镜将光束照射到化学反应容器上，受到纳米粒子散射的激光束再经过第二全反镜形成被反射的散射激光束，被反射的散射激光束在经过第二小孔径光栏形成光束，光束再经过第二偏振器照射至带通滤光片上，后由雪崩二极管收集转变为电信号，再由信号放大器进行放大和模数转换，最后由计算机采集并处理来自信号信号放大器的数字信号。该装置通过分离和测量前向散射光，实现了对胶体溶液中成核、结晶和晶核生长过程的实时监测。

技术领域

本实用新型属于光学测量技术领域,具体涉及一种测量扰动胶体溶液前向光散射的装置。

背景技术

纳米科学技术(Nano Science and Technology,Nano ST)的出现标志着人类认识世界和改造世界的能力从宏观世界到了微观世界的水平。作为物理、化学、材料、生物医学和电磁学等众多领域的交叉学科，纳米科学技术被人们视为21世纪科技发展领域的一个重要支柱。纳米材料是指材料的尺寸可以用纳米(十亿分之一米)衡量，通常是指在三维空间中至少有一维处于1～100nm纳米或由纳米尺度的基本单元构成的材料。纳米材料的基本单元按其空间维度可分为三类：在空间上只有一个维度上尺寸为纳米尺度的二维纳米材料，如纳米薄膜和超晶格等；在空间二个维度上尺寸均为纳米尺度的材料为一维纳米材料，如由纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带等纳米纤维；在空间的三个维度上尺寸同时为纳米尺度的材料为零维纳米材料，例如纳米颗粒、原子团簇等结构。在纳米尺度下，材料的尺寸和结构通常会在很大的程度上影响材料的物理和化学性质，从而产生了小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、紫外上转换发光增强效应等特殊物理效应。这些新的效应和新型纳米材料为发展新的功能材料和器件提供了原理与物质上的基础。纳米材料的小尺寸以及由此带来的特殊效应为其实际应用开拓出了广阔的空间。例如，以半导体量子点、上转换纳米粒子为代表的零维纳米材料在发光显示、光伏电池、生物信息传感、荧光动力学治疗等领域都有着迷人的应用前景。

然而，作为一类新兴的特殊材料，目前已有的绝大多数纳米材料还是科学研究的对象，主要诞生在科学研究实验室里，其制备方法多数还停留在实验室的手工制作阶段。

在湿法化学制备纳米材料过程中，随着化学试剂由离子状态聚集结合形成固态结晶，反应液由澄清透明的真溶液逐渐变成胶体溶液。通常，生成的固态颗粒的折射率与溶剂的折射率都有明显的差异。因此，胶体溶液对入射光具有散射作用。当颗粒比较小时，主要是瑞利散射和米散射；当颗粒的粒径远大于入射光的波长时，颗粒对入射光具有反射作用。在合成纳米材料时，随着颗粒状纳米晶的成核、结晶和晶粒长大，溶液中的颗粒对入射光的散射越来越强，胶体溶液对光的散射主要是米散射。米散射在入射光的方向比较强，而且颗粒尺寸越大，入射光的前向散射越大。

在化学制备纳米材料时，如果能够监测胶体溶液中的成核、结晶和晶粒生长过程是非常重要的。然而，到目前为止，还不存在一项技术能够实时地监控上述过程。目前市场上提供的动态光散射仪是通过测量粒子的布朗运动造成的散射光强的变化来测量粒径分布的。而在湿法化学制备中，通常都会对反应液进行搅拌，因此动态光散射技术不能够应用在制备过程的实时监测中，需要实用新型一种能够在搅拌的情况下实时监测纳米材料的成核和生长的装置。

实用新型内容