[发明专利]一种微颗粒的超快光谱实验方法

说明书

本发明涉及材料工程领域，一种微颗粒的超快光谱实验方法，微颗粒的超快光谱研究装置包括位移台I、旋转马达、旋转轴、磁铁、位移台II、样品腔、搅拌片、透镜I、分束器、激光器、滤光片、透镜II、小孔、透镜III、探测器和计算机，采用超快光谱方法来研究低浓度的微颗粒样品，采用特殊设计的样品腔及搅拌方法，使得样品腔中不同区域的样品有较快的交换速度以满足超快光谱实验的需要，并能够避免机械噪声进入光谱，也避免了激光在样品中的周期性的折射，提高了光谱数据的质量，采用荧光探测方法对旋转的样品腔中的微颗粒进行高精度的计数，无样品损耗，操作过程简便。

技术领域

本发明涉及材料工程领域，尤其是一种采用超快光谱方法来研究低浓度的微颗粒样品的一种微颗粒的超快光谱实验方法。

背景技术

超快光谱是一种采用超快激光来研究样品特性的方法，能够得到具有飞秒分辨率的时间分辨谱，通常用于研究光化学或光生物学中的超快过程，实验中需要将聚焦的激光射到样品中的部分区域，现有技术的激光系统的激光重复率能够达到kHz量级，这就需要样品中已被激光激发的部分与未被激发的部分之间有足够快的交换速度，以避免样品被激光重复激发而对实验结果造成影响，某些现有技术采用循环泵的方法来使得样品中的部分进行交换，不但需要的样品量较大，而且会引入机械噪声，甚至会造成样品损坏；另一些现有技术采用匀速旋转的搅拌器来进行不同区域的样品交换，但是在某些体积较小的样品腔中搅拌范围较小，即仅能够对搅拌片周围的样品进行搅拌混合，并且会使得样品对激光产生周期性的折射，导致在超快光谱中引入周期性的噪声，对超快光谱的结果产生影响。在某些应用中，需要对液体中的颗粒数目进行计数，现有技术中的计数测量耗时较长，且只能对单位体积液体中的颗粒数量较大的样品进行测量，所述一种微颗粒的超快光谱实验方法能够解决问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明方法采用特殊设计的样品腔及搅拌方法，使得样品腔中不同区域的样品有较快的交换速度以满足超快光谱实验的需要，另外，采用荧光探测方法对旋转的样品腔中的微颗粒进行高精度的计数，无样品损耗，操作过程简便。

本发明所采用的技术方案是：

微颗粒的超快光谱研究装置包括位移台I、旋转马达、旋转轴、磁铁、位移台II、样品腔、搅拌片、透镜I、分束器、激光器、滤光片、透镜II、小孔、透镜III、探测器和计算机，xyZ为三维空间坐标系，旋转马达固定于位移台I上，所述激光器、分束器、透镜I和样品腔依次组成入射光路，所述样品腔、透镜I、分束器、滤光片、透镜II、小孔、透镜III和探测器依次组成出射光路，激光器能够发射波长可调的连续激光和激光脉冲，激光脉冲包括泵浦脉冲和探测脉冲，所述泵浦脉冲和探测脉冲具有不同的功率、频率和持续时间，探测脉冲与泵浦脉冲之间的时间间隔能够调节；磁铁通过旋转轴连接旋转马达，旋转轴平行于z坐标轴，位移台I能够三维移动，旋转马达能够带动磁铁旋转，样品腔固定于位移台II上，位移台II能够三维移动，位移台II能够带动样品腔绕样品腔的y方向中心线转动，样品腔上半部分是长方体腔、下半部分为轴线沿y方向的圆柱桶，所述上半部分与下半部分之间具有栅网，所述长方体腔高为30毫米、长为10毫米、宽为2毫米，所述圆柱桶高为20毫米、底面直径为10毫米，所述长方体腔的y方向中心线与所述圆柱桶的轴线共线，搅拌片由具有磁性的不锈钢杆外包裹聚四氟乙烯制成，搅拌片的直径为1.2毫米、长度为13毫米，搅拌片位于样品腔上半部分，所述栅网能够防止搅拌片掉入圆柱桶；所述旋转马达、激光器和探测器分别电缆连接计算机，通过计算机能够调节激光器发出的激光脉冲与旋转马达旋转角度之间的时间差；小孔的尺寸能够调节，能够根据不同尺寸的待测微颗粒来调节探测器的探测分辨率。

搅拌片使得样品腔中的不同区域的样品部分进行快速交换的原理为：