[发明专利]一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的测量装置及方法

说明书

本发明提供的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的测量装置，包括控制器、加热激光器、探测激光器和线阵CCD设备，其中，加热激光器和探测激光器分别布置在被测液滴的两侧，且加热激光器和探测激光器之间设置有倾角，线阵CCD设备用于采集被测液滴经过激光照射的彩虹信号，并将采集到的彩虹信号传输到控制器，控制器用于接收彩虹信号，并对接收到的彩虹信号进行处理分析，得到被测液滴的温度；本发明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。

技术领域

本发明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测量装置及方法。

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

本发明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测量装置及方法，本发明通过采集液滴的彩虹信号分析液滴折射率的变化来反应液滴的温度变化情况，本发明操作简单，且得到的温度为液滴整体的平均温度。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的测量装置，包括控制器、加热激光器、探测激光器和线阵CCD设备，其中，加热激光器和探测激光器分别布置在被测液滴的两侧，且加热激光器和探测激光器之间设置有倾角，线阵CCD设备用于采集被测液滴经过激光照射的彩虹信号，并将采集到的彩虹信号传输到控制器，控制器用于接收彩虹信号，并对接收到的彩虹信号进行处理分析，得到被测液滴的温度。

优选地，加热激光器和探测激光器之间的夹角为10～130°。

优选地，探测激光器和被测液滴之间设置有两组柱面镜，每组柱面镜包括两个柱面镜本体，其中，探测激光器和柱面镜本体之间同轴布置。

优选地，控制器还连接有显微相机。

一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的测量方法，基于一种贵金属纳米颗粒溶液光热升温的测量装置，包括以下步骤：

步骤1，利用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；

步骤2，利用高速线阵CCD采集探测激光通过液滴后的彩虹信号；

步骤3，通过对采集到的彩虹信号进行处理分析，得到液滴的折射率；

步骤4，利用温度和折射率的关系，得到所测液滴的温度。