[发明专利]纳米粒子辨识系统装置及其识别方法

说明书

技术领域

本发明属于粒径监测技术领域，尤其涉及一种可以对溶液中纳米粒子特征性辨识的装置及识别方法。

背景技术

随着纳米技术的蓬勃发展，纳米技术中的纳米粒子辨识测量技术已逐渐成为研究热点，且在科研与社会应用中主见突显出其重要性。纳米材料在电子、光学、高致密度材料的烧结、催化、传感等领域所表现出的特性与其粒径密切相关，因而纳米粒子粒径的准确测定与表征具有重要意义。常用的检测纳米粒子粒径的方法有：Ｘ射线衍射法(XRD)、透射电镜（TEM）、原子力显微镜(AFM)及光子相关法即动态光散射(DLS)等。

X射线衍射法计算纳米粒子的平均粒径是因为高角度(2θ＞50°)X射线衍射线的K_α1与K_α2双线会分裂开，造成线宽化的假象，这会影响实际线宽化测量值。其次，X射线衍射法测定的是纳米粒子的晶粒度，当纳米粒子为单晶时，测量的直径即为颗粒粒径；当粒子为多晶时，测量的为平均晶粒大小。所以，此时的粒径测量值可能会小于实际粒径值。当小晶体的尺寸和形状基本一致时，计算结果比较可靠。但一般粉末试样的具体大小都有一定的分布，通过计算公式修正，结果只能近似计算。

透射电子显微镜法是通过纳米粒子在照片上的投影来直接反映颗粒的形貌与尺寸，故此法的优点是可直接观察形貌和测定粒径大小，具有一定的直观性与可信性。但是该法是对局部区域观察的结果，所以有一定的偶然性及统计误差，需要通过多幅照片利用一定数量粒子粒径测量统计分析得到纳米粒子的平均粒径。透射电镜法典型测量范围为5nm～500μm。

原子力显微镜法在得到其粒径数据的同时可观察到纳米粒子的形貌，并通过原子力显微镜还可观察到纳米粒子的三维形貌，但是该法也存在一定的局限性，由于观察的范围有限，得到的数据不具有统计性。适合测量单个粒子的表面形貌等细节特征，不适合测量粒子的整体统计特征，原子力显微镜测量粒子直径范围为1nm～8mm。

光子相关法技术利用颗粒对激光的散射特性作等效对比，所测出的等效粒径为等效散射粒径，即用与实际被测颗粒具有相同散射效果的球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的大小。当被测颗粒为球形时，其等效粒径就是它的实际直径。一般认为激光法所测的直径为等效体积径。该方法测定速度快，颗粒越小，衍射角越大，因此，同一大小颗粒在不同角度的散光信号不同，目前单光源激光粒径检测仪只能满足溶液中微粒的粒径分布检测，对粒子的辨别和定量无法满足。

目前对溶液中粒径大小分布的检测技术已较为成熟，但是对溶液中粒径分布接近或相似的微粒，上述粒径检测技术均难以满足此要求，并且只对多点散光信号进行粒径分析，目前还没有对粒子进行定量运算的方法，不能对粒子浓度进行检测。通过双光源的多检测波长及多点接收散光信号接受分析，在小颗粒的粒径检测方面具有独特优势。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供一种纳米粒子辨识系统装置及其识别方法，该方法通过采用激光粒径检测仪对溶液中目标粒子和干扰粒子激光照射，通过计算曲线相似度，实现对溶液中的纳米粒子特征辨识，可以对水溶液中粒径相似粒子进行针对辨识检测。

技术方案：纳米粒子辨识系统装置，包括光散射系统和数据处理系统，还包括检测池，所述光散射系统包括至少两组含有顺序平行排列设置的激光源，短焦透镜、光栅、长焦透镜、光栅滤波器和多点散射光接收器，所述的检测池设于长焦透镜和光栅滤波器之间，激光源的发射波长在375nm～785nm之间，不同激光源的发射波长λ存在差异，且发射波长间的差异Δλ不低于10nm；所述数据处理系统包括光电转换模块、数据处理模块和显示器，所述数据处理模块包括信号预处理器、数据运算器、数据对比及辨识分析器、数据存储模块和定量运算器，多点散射光接收器的信号输出端与光电转换模块的信号输入端连接，光电转换模块的信号输出端与数据处理模块的信号输入端连接，由数据处理模块计算得到曲线相似度和粒子浓度定量数据，结果显示在显示器上。

所述光散射系统为双光源。

所述双光源的波长分别为635nm和532nm。

所述检测池的入口设有超声探头。

所述多点散射光接收器是同时能检测3个角度以上的多点散射光接收器。

所述长焦透镜焦距80.6mm。

所述短焦透镜焦距50.8mm。

纳米粒子辨识系统装置辨识纳米粒子的方法，步骤为：