一种一维纳米材料的观测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种碳纳米管观测装置，包括：一种一维纳米材料观测装置，包括：一第一光源与一第二光源，分别用于提供第一入射光与第二入射光，所述第一光源与所述第二光源为连续光谱光源；一承载装置，用于承载待测一维纳米材料及耦合液；以及一光学显微镜，用于观测所述待测一维纳米材料。本发明专利技术提供的观测装置可以观测任意形态结构及排列方向的一维纳米材料，获取该一维纳米材料的位置、形态及手性信息。

An Observing Device for One-Dimensional Nanomaterials

The invention relates to a carbon nanotube observation device, which comprises: a first light source and a second light source for providing the first and second incident light respectively, the first light source and the second light source are continuous spectral light sources; a bearing device for carrying the one-dimensional nanomaterials and coupling liquid to be measured; and an optical microscopy. A mirror is used for observing the one-dimensional nanomaterial to be measured. The observation device provided by the invention can observe one-dimensional nanomaterials with arbitrary morphological structure and alignment direction, and obtain the position, morphology and chiral information of the one-dimensional nanomaterials.

【技术实现步骤摘要】
一种一维纳米材料的观测装置
本专利技术涉及一种一维纳米材料的观测装置，尤其涉及一种利用光学显微镜观测一维纳米材料的装置。
技术介绍
现有方法制备出一维纳米材料，例如碳纳米管，通常是由不同手性、不同管径、不同长度的混杂在一起。相互混杂的碳纳米管可以通过自身手性进行量化区分。不同手性的碳纳米管在发生共振瑞利散射时呈现出不同的色彩。武文赟等提供了一种观测纳米材料手性的方法及装置，利用碳纳米管的共振瑞利散射图像判断多根碳纳米管手性是否一致，并可以进一步计算每一根碳纳米管的手性指数。然而该方法及装置对被测纳米材料的形态结构及排列方向有一定的限制。例如，若被测碳纳米管存在弯曲或弯折，利用该方法及装置获得的图像的质量将显著下降甚至无法成像。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种一维纳米材料的的观测装置，用于区分任意形态结构及排列方向的一维纳米材料。一种一维纳米材料观测装置，包括：一第一光源与一第二光源，分别用于提供第一入射光与第二入射光，所述第一光源与所述第二光源为连续光谱光源；一承载装置，用于承载待测一维纳米材料及耦合液；以及一光学显微镜，用于观测所述待测一维纳米材料。与现有技术相比较，本专利技术提供的一维纳米材料观测装置可以观测任意形态结构及排列方向的碳纳米管，获取该碳纳米管的位置、形态及手性信息。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的碳纳米管观测方法流程图。图2为本专利技术第一实施例提供的碳纳米管观测方法原理示意图。图3为利用本专利技术第一实施例提供的碳纳米管观测方法获得的碳纳米管共振瑞利散射照片。图4为利用本专利技术第一实施例提供的碳纳米管观测方法获得的另一碳纳米管共振瑞利散射照片。图5为图4中碳纳米管的共振瑞利散射光谱。图6为图4中第3、4、5根碳纳米管的拉曼散射光谱。图7为本专利技术第二实施例提供的碳纳米管观测装置结构示意图。图8为本专利技术第二实施例提供的碳纳米管观测装置的模块示意图。图9为本专利技术第三实施例提供的碳纳米管观测装置结构示意图。图10为本专利技术第四实施例提供的碳纳米管观测装置结构示意图。主要元件符号说明碳纳米管观测装置100a，100b，100c待测碳纳米管200第一光源10第一入射光11第一光纤13第二光源20第二入射光21第二光纤23承载装置30a，30b，30c底壁31侧壁32第一腔体33第一入射面35第二入射面36出射面37光学显微镜(部分)40耦合液50光谱仪70辅助成像装置81图像采集模块83图像处理模块85控制模块87如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例，对本专利技术提供的一维纳米材料的观测装置作进一步的详细说明。本专利技术提供一种一维纳米材料的观测装置，用于区分不同手性的一维纳米材料。所述一维纳米材料是指径向尺寸在1nm～100nm范围内，长度方向的尺寸远大于于径向尺寸，长径比可以达到十几至上千上万的空心或者实心材料，如：纳米管、纳米棒、纳米线、纳米纤维、纳米带等。常见的一维纳米材料有碳纳米管、石墨烯窄带、金属纳米线、碳纤维等。本专利技术实施例中仅以碳纳米管为例进行说明，可以理解，本专利技术提供的方法及装置也适用于其他的一维纳米材料。请一并参阅图1与图2，本专利技术第一实施例提供一种碳纳米管观测方法，包括以下步骤：S1，提供一待测碳纳米管200；S2，将所述待测碳纳米管200浸没于耦合液50中；S3，提供一第一入射光11以及一第二入射光21同时照射所述待测碳纳米管200，该待测碳纳米管200在所述第一入射光11与所述第二入射光21的照射下发生共振瑞利散射，所述第一入射光11与所述第二入射光21具有连续光谱且入射方向互不平行；以及S4，利用光学显微镜40观测发生共振瑞利散射的待测碳纳米管200；S5，获取所述待测碳纳米管200的光谱信息，根据该光谱信息计算所述待测碳纳米管200的手性指数。步骤S1中，所述待测碳纳米管200可以为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。所述待测碳纳米管200的生长方法、形态结构及排列方向没有特殊限制。优选地，所述待测碳纳米管200位于同一平面。例如，可以将所述待测碳纳米管200设置于一基板60的表面。所述基板60的表面可以设置有多根碳纳米管，所述多根碳纳米管中每一根碳纳米管的具体排列方向没有限制，即可以无规则的排列。本实施例中所述待测碳纳米管200为水平排列的单壁碳纳米管，采用“石英晶格导向法”在一石英基底表面形成多个平行间隔排列的单壁碳纳米管。所述“石英晶格导向法”具体包括以下步骤：S11，提供ST-cut石英基底；S12，在该石英基底表面蒸镀催化剂层，该催化剂层为铁(厚度为0.2纳米)；S13，将上述沉积有催化剂层的石英基底放入石英管中，在800～850摄氏度范围内，通入碳源气体甲烷和还原气体氢气生长10～20分钟。此外，还可以用气流导向法或电场导向的方法获得在基底表面水平排列的碳纳米管。多数情况下利用上述“石英晶格导向法”获得的碳纳米管的形态结构近似成一直线，然而在实际观测中，也有相当数量的碳纳米管在生长或后期处理过程中发生了弯曲或弯折，其形态结构表现为不规则的曲线。步骤S2中，将所述待测碳纳米管200完全浸没于耦合液50中。所述耦合液50的选择由光学显微镜的物镜种类决定。光学显微镜的物镜通常有水镜与油镜两种。若观测时所选择的物镜为水镜，则此时的耦合液50为水性耦合液，如水或水溶液，优选为超纯水；若观测时所选择的物镜为油镜，则此时的耦合液50为油性耦合液，如甘油、香柏油、石蜡油或其他合成浸油。所述耦合液50应保证纯净，耦合液中的杂质与气泡都会影响观测的准确性。优选地，所述待测碳纳米管200设置于一基板60的表面，该基板60及待测碳纳米管200完全浸没于耦合液50中，基板60的折射率与耦合液60的折射率尽可能的相近，以降低第一入射光11与第二入射光21在基板60处的散射。此外，待测碳纳米管200与耦合液60相交界的位置处存在的界面偶极子增强效应(interfacedipoleenhancementeffect,IDEE)可以进一步增强共振瑞利散射强度。步骤S3中，所述第一入射光11与所述第二入射光21均具有连续光谱，优选地，所述第一入射光11与所述第二入射光21为超连续光谱白光。本实施例中所述第一入射光11与所述第二入射光21均由一超连续谱激光器(FianiumSC400)发出，该超连续谱激光器输出功率高，并在整个光谱范围内保持很高的亮度。所述第一入射光11与所述第二入射光21之间的夹角为θ，且有0°<θ<180°。优选地，所述第一入射光11与所述第二入射光21相互垂直。所述第一入射光11与所述基板60的夹角为a1，45°<a1<90°，所述第二入射光与所述基板60的夹角为a2，45°<a2<90°。优选地，a1＝a2。优选地，可以对所述第一入射光11与所述第二入射光21进行滤波处理。例如，在所述第一入射光11与所述第二入射光21的光路上分别设置一滤波器。所述滤波器可以滤除所述第一入射光11与所述第二入射光21中的处于红外波段的光波。红外波段的光波在观测时不起作用，且长时间的红外辐射会使碳纳米管的温度升高。优选地，可以对所述第一入射光11与所述第二入射光21进行聚焦处理。例如，在所述第一入射光11与所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一维纳米材料观测装置，其特征在于，包括：一第一光源与一第二光源，分别用于提供第一入射光与第二入射光，所述第一光源与所述第二光源为连续光谱光源；一承载装置，用于承载待测一维纳米材料及耦合液；以及一光学显微镜，用于观测所述待测一维纳米材料。

【技术特征摘要】
1.一种一维纳米材料观测装置，其特征在于，包括：一第一光源与一第二光源，分别用于提供第一入射光与第二入射光，所述第一光源与所述第二光源为连续光谱光源；一承载装置，用于承载待测一维纳米材料及耦合液；以及一光学显微镜，用于观测所述待测一维纳米材料。2.如权利要求1所述的一维纳米材料观测装置，其特征在于，进一步包括：一辅助成像装置，用于向所述待测一维纳米材料表面通入蒸气；一图像采集模块，用于记录所述待测一维纳米材料在光学显微镜下所成的影像；一图像处理模块，接收所述图像采集模块获得的影像，并对该影像进行分析，获取待测一维纳米材料的延伸方向信息；以及一控制模块，分别与所述第一光源、所述第二光源、所述图像处理模块连接，接收所述图像处理模块获取的延伸方向信息，并根据该延伸方向信息控制光源开启数量，当待测一维纳米材料沿同一方向延伸时，所述控制模块选取所述第一光源与第二光源中的一个光源作为工作光源，当待测一维纳米材料沿两个或多个方向延伸时，所述控制模块选取所述第一光源与第二光源同时工作。3.如权利要求2所述的一维纳米材料观测装置，其特征在于，所述控制模块还用于调整所述第一光源发出的第一入射光与所述第二光源发出的第二入射光的光强和入射角。4.如权利要求1所述的一维纳米材料观测装置，其特征在于，所述承载装置包括底壁与侧壁，所述底壁与所述侧壁共同形成一第一腔体，用于容纳所述待测一维纳米材料及耦合液，其中所述待测一维纳米材料设置于所述底壁，所述侧壁包括至少一透明部，所述第一入射光与所述第二入射光通过该透明部射向所述待测一维纳米材料。5.如权利要求1所述的一维纳米材料观测装置，其特征在于，进一步包括：一第一光纤，所述第一光纤的一端连接所述第一光源，另一端浸入到...

【专利技术属性】
技术研发人员：武文赟，李东琦，张金，姜开利，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11