[发明专利]纳米颗粒关键几何特征量的测量方法

权利要求书

1.一种纳米颗粒关键几何特征量的测量方法，包括以下步骤：

步骤S10，提供一测量系统，包括：光源模组，用以产生单色光；斩光器，用以将光源模组产生的单色光分成一参考光及一测量光两路光束；一参考样品池及一衰减片依次设置于所述参考光的光路上；一反射模组设置于所述测量光的出射光路依次设置，使入射到待测样品的测量光与从待测样品出射的测量光形成一夹角；一样品池，设置于第三反射镜反射的测量光的光路上，并承载待测样品；以及光电探测及处理单元，用于探测从样品池出射的测量光以及从衰减片出射的参考光；

步骤S11，将纳米颗粒承载于所述样品池，测量纳米颗粒的透过率                                               ，获得纳米颗粒的消光光谱；

步骤S12，将含有纳米颗粒的混合液同时设置于参考样品池及样品池中进行测量，获得纳米颗粒的散射光谱：

，

其中，为金属纳米颗粒浓度，为纳米颗粒光程长度，为平均差分散射截面系数，T₂(λ)为光电探测及处理系统测得的透过率，穆勒矩阵的第一个元素值，上标g和ps分别表示纳米颗粒和标准样品；

步骤S13，更改金属纳米颗粒浓度和光程长度，重复S11和S12步骤测量消光光谱和散射光谱，校验测量结果是否位于光电探测及处理单元的线性响应区间，并导出符合线性响应区间的测量数据并保存；

步骤S14，预估纳米颗粒所包含的关键几何特征量的种类及几何尺度分布范围；

步骤S15，建立消光截面系数、散射截面系数与关键几何特征量之间关系的数据库；

步骤S16，分别将消光截面系数与几何特征量之间关系的数据库及散射截面系数与几何特征量之间关系的数据库转换为矩阵，将逆问题转换成线性方程组：

，，

其中，和为的矢量，和是的矩阵，是的矢量，代表关键几何特征量；

步骤S17，根据消光光谱、散射光谱、消光截面系数数据库和散射截面系数的数据库求解逆问题，得到，获得纳米颗粒的关键几何特征量。

2.如权利要求1所述的纳米颗粒关键几何特征量的测量方法，其特征在于，消光光谱的表达式为：

，其中，，

其中为金属纳米颗粒的透过率，λ是单色光波长，I_m1为所述光电探测及处理单元探测到的测量光强度，I_r1为所述光电探测及处理单元探测到的参考光强度，是测量光和参考光的强度比的基准值。

3.如权利要求1所述的纳米颗粒关键几何特征量的测量方法，其特征在于，所述散射光谱的获得进一步包括以下子步骤：

将纳米颗粒设置于所述参考样品池及样品池中，测量光电探测及处理单元获得测量光光强，参考光光强，获得纳米颗粒的透过率T₂(λ)：

，

其中，I_r0为从斩光器出射的参考光的光强，I_m0为从所述斩光器出射的测量光的光强；

将参考样品池及样品池中的纳米颗粒换为标准样品，对所述测量系统进行标定，获得标准样品的平均差分散射截面系数：

，

其中，为标准样品的穆勒矩阵的第一个元素值，为平均散射截面系数，。

4.如权利要求1所述的纳米颗粒关键几何特征量的测量方法，其特征在于，所述纳米颗粒为金纳米棒，所述关键几何特征量包括金纳米棒的长宽比参数AR、宽度D、帽形e，通过以下方式建立消光截面系数数据库和散射截面系数数据库：

将金纳米棒的宽度D范围设置为5nm~165nm，步长设置为0.5nm~40nm；长宽比AR范围设置为1~10，步长设置为0.05-1；帽形参数e范围设置为0~1，步长设置为0.05-0.25；单色光波长范围设置为300nm~2000nm之间，步长设置为0.5nm-20nm之间；

采用T矩阵算法计算建立消光截面系数数据库和散射截面系数数据库。

5.如权利要求4所述的纳米颗粒关键几何特征量的测量方法，其特征在于，通过以下方式将消光截面系数及散射截面系数与关键几何特征量之间关系的数据库转换为矩阵：

将消光截面系数数据库，以为行，D/AR/e复合成列，转换成矩阵c的形式；

将散射截面系数数据库，以为行，D/AR/e复合成列，转换成矩阵S_d的形式。