一种基于真空光镊的纳米微粒净电量快速标定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于真空光镊的纳米微粒净电量快速标定方法。本发明专利技术方法利用交流电场驱动，测量悬浮纳米微粒位移功率谱密度，结合微粒质量等参数实现悬浮纳米微粒净电量快速标定和跟踪探测的方法。本发明专利技术解决了常见紫外照射、高压放电等净电量标定方法中改变纳米微粒现有净电量、随机性强的缺陷，通过测量光镊悬浮纳米微粒对驱动电场力的响应功率谱密度，并结合微粒标称尺寸准确快速标定其净电量，提高标定效率，并可维持现有净电量有助于实验连续性，实现纳米微粒净电量动态标定。实现纳米微粒净电量动态标定。实现纳米微粒净电量动态标定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于真空光镊的纳米微粒净电量快速标定方法


[0001]本专利技术涉及一种基于真空光镊的纳米微粒净电量快速标定方法。

技术介绍

[0002]真空光镊系统由于其悬浮的纳米微粒基本隔离与外接环境的能量交换，其运动形式可近似为一个理想的简谐振子，近年来被广泛应用于基础物理验证、物理精密测量和传感领域。有研究表明基于真空光镊的传感系统力学灵敏度和加速度灵敏度分别可以达到和量级，由于其光悬浮、非接触的特性，电、磁效应是对其传感能力标定常用的手段，而电、磁效应的大小与净电量正相关，因此快速准确标定纳米微粒所带的净电量是标定传感系统能力的重要前提。
[0003]目前针对真空光镊悬浮纳米微粒净电量常用的标定方法是：通过对纳米微粒施加一个固定大小的简谐交流电场，纳米微粒受电场力作用产生相应频率的运动，通过锁相获取该频率运动信号的幅值，由于电场大小一定，电场力与纳米微粒所带净电量成正比，因此微粒电场驱动响应的运动信号幅值正比于净电量，且随净电量的改变而呈线性变化。通过额外的装置（电晕放电或紫外照射），向环境中释放自由电荷，被纳米微粒吸附后，改变自身所带净本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于真空光镊的纳米微粒净电量快速标定方法，其特征在于，该方法为：在目标真空度下，对光镊悬浮纳米微粒施加简谐交流电场，带有净电量的纳米微粒受电场力驱动，通过锁相测量纳米微粒的频率响应信号强度；关闭简谐交流电场，测量纳米微粒位移功率谱密度；基于所述纳米微粒位移功率谱密度计算该真空度下的阻尼率、提取所述简谐交流电场简谐频率处的热噪声信号强度，计算电场驱动响应信号强度与对应频率热噪声信号强度的相对强度差，结合纳米微粒的物理质量和运动等效温度进而计算纳米微粒的净电量。2.根据权利要求1所述的基于真空光镊的纳米微粒净电量快速标定方法，其特征在于，所述纳米微粒的物理质量的获取方法为，根据微粒标称参数，包括微粒标称体积和微粒的密度，计算得到物理质量：。3.根据权利要求1所述的基于真空光镊的纳米微粒净电量快速标定方法，其特征在于，所述纳米微粒的物理质量的获取方法为，通过纳米微粒在目标真空度下的空气动力学特征计算得到：，其中为阻尼率，为空气粘滞系数，为微粒半径，为克努森数。4.根据权利要求1所述的基于真空光镊的纳米微粒净电量快速标定方法，其特征在于，所述的纳米微粒为光学均匀介质球，材料为二氧化硅。5.根据权利要求1所述的基于真空光镊的纳米微粒净电量快速标定方法，其特征在于，所述的目标真空度若满足热平衡条件，真空度需为1mbar以上，纳米微粒的运动等效温度即为环境温度。6.根据权利要求1所述的基于真空光镊的纳米微粒净电量快速标定方法，其特征在于，所述的目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱绍冲，李翠红，高晓文，王金川，傅振海，何朝雄，胡慧珠，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：