表面电荷测量制造技术

本发明专利技术涉及用于确定表面性质的方法和装置。公开的实施例包括用于测量样品表面电荷的装置，包括：具有相对电极对的样品支架，样品支架配置为在电极之间的测量空间中的位置上支撑样品，以便样品的平表面校准为垂直于电极的表面；用于包含测量液体和具有开口端的测量腔，其配置为接纳样品支架，以将电极放置在预设定向上；激光光源，该激光光源放置并配置为当所述样品支架被接纳在测量腔中时，引导激光光束通过电极之间的测量腔并平行于样品的平表面；以及探测器，探测器放置并配置为探测来自测量腔的散射光，其中装置配置为允许用探测器在离样品的表面一段范围的距离上探测散射光。

Surface charge measurement

The invention relates to a method and a device for determining surface properties. The disclosed embodiments includes a device for measuring the surface charge of the sample, including: having a counter electrode on a sample holder, a sample holder configured to measure the space between the electrodes in position to support the sample, flat surface calibration sample for surface perpendicular to the electrode; used to contain liquids and with the open end of the measuring cavity it is configured to accept, sample holder, by placing electrodes on the default orientation; laser light, the laser light source is placed and configured when the sample support is received in the measuring chamber, guide the laser beam through the electrode measuring cavity and flat surface parallel to the sample and the detector, and the detector is placed; the configuration for the scattered light detection from the measuring chamber, wherein the device is configured to allow for detectors in a range from the sample surface distance detection of scattering light.

【技术实现步骤摘要】
本申请是以下申请的分案申请：申请日：2012年6月13日；申请号：201280027695.1；专利技术名称“表面电荷测量”。
本专利技术涉及用于确定表面的性质的方法和装置。示范的实施例包括用于通过在浸没池设置中的电渗流测量确定表面电动电位的方法和装置。
技术介绍
通常使用流动电位的众所周知的现象测量表面电位或电解质中材料的电荷。对毛细流动的和细碎粒子分散体的测量可用于确定表面电荷。测量技术通常使用单独专用于此类测量的专业仪器。使用毛细流动或分散粒子的测量要求样品材料为特定的形式，这种特定的形式不能总是方便地或简单地制备。US7,217,350公开了一种自动确定电荷相关特性或分散中粒子的或池壁的导出参数的方法，其中，用来自光源的光照射分散，并且探测了探测空间中粒子散射的光。在一种设置中，探测空间包括在相对端具有一对电极的透明毛细池，形成用于液体中粒子分散的闭合空间。在另一种设置中，在比色皿的相对侧壁上提供一对电极，比色皿一部分用液体样品填充。US7,449,097公开了包括用于限制样品的池的电泳迁移率测量装置，池在相对池壁上具有透明电极侧壁和另一个电极。在电极之间施加电压，且光通过透明电极入射到池的内侧上。通过透明电极接收散射光，并且测量多普勒位移。US2011/0210002公开了用于溶液中粒子和分子电泳迁移率的测量的方法和装置，其中，粒子样品置于包含两个电极的池中，在电极之间施加交变电场。单色光束穿过样品，并且当它离开池时，粒子散射的光被收集和准直。使用光相位信息测量粒子移动。EP2423671公开了粒子表征池和仪器，其中管状池主体形成具有一对电极的内空间，电极设置为在内空间中彼此相对，在内空间中照射液体样品的激光被液体样品中的粒子散射，并由光探测部件探测。上述文件的每个公开了用悬浮于电解质液体中的细碎粒子的形式测量样品的电泳迁移率。
技术实现思路
在本申请中给出本专利技术的几个方面。根据本专利技术至少一些方面的系统可以是有益的，因为它们可以提供方便、准确、和可靠的测量样品表面电位的方法。根据第一方面，提供一种用于测量样品表面电荷的装置，包括：样品支架，样品支架具有相对电极对并配置为在电极之间的测量空间中的位置支撑样品，以便样品的平表面校准为垂直于电极的表面；用于包含液体电解质和具有开口端的测量腔，配置为接纳样品支架，以将电极放置在预设定向上；激光光源，激光光源放置并配置为当所述样品支架被接纳在测量腔中时，引导光束通过电极之间的测量腔并平行于样品的平表面；以及探测器，探测器放置并配置为探测来自测量腔的散射光，其中，装置配置为允许用探测器在离样品的表面一段范围的距离上探测散射光。通过有具有多探测点的大照射区域、有多照射源和多探测点、和/或通过允许光束和样品支架的相对移动，可以实现在离样品的表面一段范围的距离上探测散射光。用具有在一段距离内扩展的宽度的光束、或多个光束和探测器或多探测器可以实现第一选择，探测器放置，以测量离样品表面限定距离处多探测点的散射光。除了第一选择，可以提供第二选择，通过允许样品在原位置相对光束手动或自动移动和/或通过相对样品表面移动光束，可以实现第二选择。相比现有的表面电荷测量系统，例如使用毛细管池的系统，根据本专利技术的装置的优点是可以以较快的和较方便的方式进行材料的表面电荷测量。尤其，样品表面和电极的相对方向、以及样品支架可插入测量腔和从测量腔可拆卸的设置，使得便捷的测量系统可用于容易制备的样品的几何形状。样品支架可以包括第一部分和第二部分，其中电极对置于第二部分的远端，样品支架包括致动机构，致动机构用于相对第一部分转移第二部分。致动机构的优点是，可以放置样品，以便样品表面相对激光光束处于预定位置，以便当样品相对光束转移时可以进行准确的和可重复的测量。致动机构可以配置为在平行于电极表面或正交于样品表面的方向上相对第一部分转移第二部分。在光束和电极之间以及在电极和样品表面之间维持正交设置，确保浸入电解质中时可以使用光束准确地测量表面的电荷性质。致动机构可以包括可旋转元件，例如校准测微螺杆，所述可旋转元件用于相对第一部分线性地转移第二部分，它的优点是在一段样品的位置中相对激光光束可重复放置。致动机构可以手动操作或者可以电气致动。样品支架可以配置为在两个或更多个独特定向上位于测量腔中，以便电极相对测量腔位于两个或更多个各自不同的位置上。例如，样品支架可以是配置的，以便电极在第一和第二独特定向之间旋转180度。优点是可以使用两个或更多个配置在预置位置相对激光光束放置样品，从而无需细调样品支架简单快速在样品上测量。不同配置的数量优选只是两个，尽管更多的配置是可能的。样品支架和测量腔可以包括相应成形的台阶啮合面，从而在台阶啮合面相互啮合时实现两个或更多个配置。装置可以进一步包括校准夹具，校准夹具配置为在预定位置支撑样品支架，以便电极之间位置中的样品表面可以相对于样品支架的第一部分，进而在样品支架置于测量腔中时相对激光光束，转移到预定位置。使用校准夹具的优点是在样品支架置于测量腔中时无需确定激光光束和样品表面之间的距离就可以准确地放置样品。装置优选配置为从探测器探测的散射光中确定对悬浮于电极之间测量空间中电解质中的示踪粒子的移动的度量。粒子移动的测量可以由散射光的多普勒分析确定。装置可以进一步配置为通过对激光光束和样品表面之间不同的相对距离处示踪粒子移动的两个或更多个测量值进行外推法来确定样品的表面电位的度量。装置优选配置为将交流电压施加于相对电极对，从而在探测器探测散射光期间在电极之间横跨样品的平表面提供交变电场。交流电压可以用方波的形式，方波包括不施加电压处在每个半周期之间具有可选间隔的半周期。每个半周期，即横跨电极施加正或负电压处交流电压的部分，在持续期间可以是75ms或更长，可选地在75ms和1200ms之间，并且进一步可选地在300ms左右或以下。每个半周期之间的可选间隔可以是在0和1000ms之间，且特定的优选间隔约200ms。根据第二方面，提供一种测量样品表面电荷的方法，包括：提供具有相对电极对的样品支架，并且在电极之间测量空间中的位置上支撑样品，以便样品的平表面校准为正交于电极表面；在包含液体电解质的测量腔的开口端中接纳样品支架，以将电极放置在预设定向上；引导来自激光光源的激光光束通过电极之间的测量腔，并且，在测量腔中接纳样品支架时，平行于样品的平表面；以及用探测器探测来自悬浮于测量空间中液体电解质中的示踪粒子的散射光，其中散射光用探测器在激光光束和样品平表面之间的一段距离内探测。本专利技术第二方面可选的和优选的特征可以与第一方面的对应，如上所述。根据本专利技术进一步方面，提供用于使用示踪粒子测量样品表面电动电位的电动电位测量装置，包括：第一电极表面，沿着第一轴与第一电极表面分开的第二电极表面，在第一和第二电极之间限定测量空间的容器，以及用于在第一和第二电极之间的位置处支撑靠近测量空间的样品的支架，以及光探测器，光探测器对测量空间中的一个或更多个位置响应，并且可操作用于探测测量空间中复数个不同位置处示踪粒子的运动。装置可以进一步包括在样品和探测器之间提供的动力机构，以引起样品和探测器之间的相对运动，从而导致探测器对复数个位置响应。动力机构可以是手动致动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量样品表面电荷的装置，包括：样品支架，所述样品支架具有相对电极对并配置为在所述电极之间的测量空间中的位置上支撑样品，以便所述样品的平表面校准为垂直于所述电极的表面；用于包含液体电解质和具有开口端的测量腔，所述测量腔配置为接纳所述样品支架，以将所述电极放置在预设定向上；激光光源，所述激光光源放置并配置为当所述样品支架被接纳在所述测量腔中时，引导激光光束通过所述电极之间的所述测量腔并平行于所述样品的所述平表面；以及探测器，所述探测器放置并配置为探测来自所述测量腔的散射光，其中所述装置配置为允许用所述探测器离所述样品的所述表面一段范围的距离上探测所述散射光。

【技术特征摘要】
2011.06.15 US 61/497,3851.一种用于测量样品表面电荷的装置，包括：样品支架，所述样品支架具有相对电极对并配置为在所述电极之间的测量空间中的位置上支撑样品，以便所述样品的平表面校准为垂直于所述电极的表面；用于包含液体电解质和具有开口端的测量腔，所述测量腔配置为接纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰森·科比特，弗雷泽·麦克尼尔·沃森，罗伯特·杰克，
申请(专利权)人：马尔文仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB