[发明专利]一种单个纳米颗粒的探测方法及探测装置

说明书

本申请提供了一种单个纳米颗粒探测方法及探测装置，包括：激发表面等离激元驻波；纳米颗粒放置于表面等离激元驻波场；获取探测信号图像；调节表面等离激元驻波波腹位置；调节过程中判断探测信号图像的各个位置是否存在干涉像；若是则存在纳米颗粒；获取纳米颗粒位于波腹位置的图像作为目标信号图像；依据目标信号图像及纳米颗粒的折射率，获取纳米颗粒的尺寸。基于表面等离激元驻波与纳米颗粒相互作用实现单个纳米颗粒的实时探测，可增强局域场分布增加纳米颗粒的散射光强度提高探测灵敏度。折射率较低的介质纳米颗粒散射强度与介质纳米颗粒尺寸成线性关系，可探测到最小介质纳米颗粒直径是传输表面等离激元探测最小纳米颗粒直径的一半。

技术领域

本发明涉及纳米探测技术领域，更具体地说，涉及一种单个纳米颗粒的探测方法及探测装置。

背景技术

纳米颗粒是指尺寸范围在1至200纳米之间的微小颗粒，根据分布特征，纳米颗粒可以分为人造颗粒及纳米污染物两类。

其中，人造颗粒是指特意制造出来的纳米尺寸颗粒，其具有较均匀分布的特征，存在于指定位置，被应用至生物医学、材料科学和化工等诸多领域；纳米颗粒污染物是指自然界存在的，对人类社会有害的纳米尺度颗粒，包括纳米排放物和病毒等。纳米颗粒污染物广泛存在于自然环境中，对人类生命健康与安全有巨大危害，进而对其进行检测就有着重要意义。

但是，实现对纳米污染物的检测具有较大难度，一方面纳米颗粒具有尺寸极小的特点，由于衍射级次的限制，普通光学显微成像技术无法进行该尺度颗粒检测，需要采用高灵敏度检测手段，另一方面与人造纳米材料相比，纳米颗粒污染物尺寸并非均匀分布，颗粒与颗粒之间具有较大区别，其以极低浓度存在于空气和水等各种载体中，且随时间推迟在不断发生变化，若测试手段只获取颗粒集体特性，则无法很好地描述纳米颗粒污染物的特征。

在现有技术中，采用扫描电子显微镜、质谱仪和颗粒计数仪等进行探测，但是，这些方法的检测时间长，并且需要进行预处理，或者无法实现单个颗粒的探测，或者探测准确度低无法满足要求。

目前，利用谐振腔传感技术、纳米光钎实现纳米颗粒传感和纳米狭缝等技术也可以实现对单个纳米颗粒的探测，但是，其成本较高且对探测环境要求很高，进而限制了其应用范围。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种单个纳米颗粒的探测方法及探测装置，技术方案如下：

一种单个纳米颗粒的探测方法，所述探测方法包括：

在金属薄膜表面激发表面等离激元驻波；

将纳米颗粒放置于所述表面等离激元驻波场中；

对金属薄膜表面成像，获取探测信号图像；

调节所述表面等离激元驻波的波腹位置；

在调节过程中，判断所述探测信号图像的各个位置是否存在散射像；

若是，则相对应位置存在纳米颗粒；

获取所述纳米颗粒位于所述波腹位置的图像作为目标信号图像；

依据所述目标信号图像，获得纳米颗粒信息。

优选的，在上述探测方法中，所述在金属薄膜表面激发表面等离激元驻波，包括：

由两束等功率相干激光以同角度，不同方向入射至金属薄膜上，以产生所述表面等离激元驻波。

优选的，在上述探测方法中，所述对金属薄膜表面成像，获取探测信号图像，包括：

获取不存在所述纳米颗粒时的第一图像，以及存在所述纳米颗粒时的第二图像；

所述第二图像与所述第一图像相减，获得所述探测信号图像。