[发明专利]一种微颗粒的超快光谱实验方法

摘要

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。

主权项

1.一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(1)、旋转马达(2)、旋转轴(3)、磁铁(4)、位移台II(5)、样品腔(6)、搅拌片(7)、透镜I(8)、分束器(9)、激光器(10)、滤光片(11)、透镜II(12)、小孔(13)、透镜III(14)、探测器(15)和计算机，xyz为三维空间坐标系，旋转马达(2)固定于位移台I(1)上，所述激光器(10)、分束器(9)、透镜I(8)和样品腔(6)依次组成入射光路，所述样品腔(6)、透镜I(8)、分束器(9)、滤光片(11)、透镜II(12)、小孔(13)、透镜III(14)和探测器(15)依次组成出射光路，激光器(10)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(4)通过旋转轴(3)连接旋转马达(2)，旋转轴(3)平行于z坐标轴，位移台I(1)能够三维移动，旋转马达(2)能够带动磁铁(4)旋转，样品腔(6)固定于位移台II(5)上，位移台II(5)能够三维移动，位移台II(5)能够带动样品腔(6)绕样品腔(6)的y方向中心线转动，样品腔(6)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(7)由具有磁性的不锈钢杆外包裹聚四氟乙烯制成，搅拌片(7)的直径为1.2毫米、长度为13毫米，搅拌片(7)位于样品腔(6)上半部分，所述栅网能够防止搅拌片(7)掉入圆柱桶；所述旋转马达(2)、激光器(10)和探测器(15)分别电缆连接计算机，通过计算机能够调节激光器(10)发出的激光脉冲与旋转马达(2)旋转角度之间的时间差；小孔(13)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(15)的探测分辨率，其特征是：所述一种微颗粒的超快光谱实验方法的步骤为：步骤1，将含有待测微颗粒的液体样品置于样品腔(6)中；步骤2，调节位移台II(5)使得样品腔(6)的上半部分的长方体腔的宽度方向与z坐标轴平行，调节位移台I(1)使得旋转轴(3)的轴线延长线位于样品腔(6)上半部分的长方体腔的中心；步骤3，调节透镜I(8)、分束器(9)、激光器(10)、滤光片(11)、透镜II(12)、小孔(13)、透镜III(14)及探测器(15)的位置，使得激光器(10)发射的激光经过分束器(9)的偏向后，被透镜I(8)聚焦至样品腔(6)上半部分的长方体腔中，并使得由样品反射的光依次通过透镜I(8)、分束器(9)、滤光片(11)、透镜II(12)、小孔(13)和透镜III(14)后，进入探测器(15)；步骤4，开启旋转马达(2)使得磁铁(4)绕旋转轴(3)的轴线匀速旋转，转速典型值为0.5转/秒，使得搅拌片(7)对样品进行搅拌；步骤5，激光器(10)周期性地发射出泵浦脉冲和探测脉冲序列，泵浦脉冲和探测脉冲周期性地入射到样品中；步骤6，根据搅拌片(7)位置对应的旋转马达(2)的旋转角度，通过计算机调节激光器(10)发出的泵浦脉冲和探测脉冲的间隔时间，使得搅拌片(7)向磁铁(4)旋转的反方向快速翻转过程在泵浦脉冲和探测脉冲入射到样品的时间间隙中；步骤7，探测器(15)记录从样品上射出的光并生成相应数据，计算机分析所述数据后得到样品的超快光谱。