膠體晶體生長檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種膠體晶體生長檢測裝置，所述膠體晶體生長檢測裝置具體包括：主激光器，用于發(fā)射激光；換位設(shè)備，所述換位設(shè)備包括多個容置膠體晶體的樣品倉，所述換位設(shè)備用于切換所述樣品倉；第一攝像頭，用于獲取激光通過膠體晶體后的衍射圖像；第二攝像頭，用于通過屏幕獲取膠體晶體的形態(tài)圖像；控制設(shè)備，分別與所述主激光設(shè)備、換位設(shè)備、第一攝像頭和第二攝像頭相連接，用于控制所述主激光設(shè)備、換位設(shè)備、第一攝像頭和第二攝像頭。本發(fā)明膠體晶體生長檢測裝置包括多個激光器，換位設(shè)備可以切換多個容置膠體晶體的樣品倉，從而利用多個攝像頭實現(xiàn)多種膠體生長的檢測。
【專利說明】膠體晶體生長檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種膠體晶體生長檢測裝置，尤其涉及一種在微重力環(huán)境下的膠體晶體生長檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]膠體晶體(colloidal crystal)是指由亞微米級(submicro)或納米級(nano)的膠體微球分散在溶劑中經(jīng)過特定的排列方式構(gòu)成的類似于晶體結(jié)構(gòu)的有序體系。膠體晶體已成為當前研究熱點之一。
[0003]膠體有序相變的研究意義在于，可用放大了幾個數(shù)量級的膠體粒子代替原子構(gòu)成類似于原子晶體的有序結(jié)構(gòu)。與原子晶體相比，膠體晶體在觀察的空間和時間分辨率上都有幾個數(shù)量級的放大，從而可以利用它作為模型體系研究許多原子晶體無法研究的過程。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的膠體晶體生長檢測裝置對膠體晶體的生長檢測非常簡單，無法實現(xiàn)多種膠體生長的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種膠體晶體檢測裝置，以實現(xiàn)多種膠體生長的檢測。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種膠體晶體檢測裝置，所述膠體晶體生長檢測裝置具體包括:
[0007]主激光器,用于發(fā)射激光；
[0008]換位設(shè)備，所述換位設(shè)備包括多個容置膠體晶體的樣品倉，所述換位設(shè)備用于切換所述樣品倉；
[0009]第一攝像頭，用于獲取激光通過膠體晶體后的衍射圖像；
[0010]第二攝像頭，用于通過屏幕獲取膠體晶體的形態(tài)圖像；
[0011]控制設(shè)備，分別與所述主激光設(shè)備、換位設(shè)備、第一攝像頭和第二攝像頭相連接，用于控制所述主激光設(shè)備、換位設(shè)備、第一攝像頭和第二攝像頭。
[0012]所述膠體晶體生長檢測裝置還包括分光棱鏡，所述主激光器發(fā)射的激光通過所述分光棱鏡投射入所述樣品倉容置的所述膠體晶體。所述膠體晶體生長檢測裝置還包括備激光器，所述備激光器發(fā)射的激光通過所述分光棱鏡投射入所述樣品倉容置的所述膠體晶體。所述主激光器和備激光器包括:激光發(fā)射器、濾光片、空間濾波器、準直棱鏡、光欄和匯聚透鏡。
[0013]所述第一攝像頭和第二攝像頭利用電荷耦合元件實現(xiàn)。所述膠體晶體生長檢測裝置還包括白光照明器，用于照射所述樣品倉容置的所述膠體晶體。所述白光照明器通過白光發(fā)光二極管實現(xiàn)。
[0014]所述換位設(shè)備還包括加熱器，與所述控制設(shè)備相連接。所述換位設(shè)備還包括攪拌器，與所述控制設(shè)備相連接。所述換位設(shè)備還包括電極板，與所述控制設(shè)備相連接。[0015]本發(fā)明膠體晶體檢測裝置包括多個激光器，換位設(shè)備可以切換多個容置膠體晶體的樣品倉，從而利用多個攝像頭實現(xiàn)多種膠體生長的檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明膠體晶體檢測裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。 [0018]由于膠體顆粒尺寸上比原子晶體大幾個數(shù)量級，與重力相比，其顆粒間的作用力與原子比相對較弱，重力對其結(jié)晶過程與結(jié)晶結(jié)構(gòu)產(chǎn)生決定性的影響。比如，重力會導致沉降，當膠體顆粒沉淀到樣品瓶的底部時便引起結(jié)晶的產(chǎn)生。
[0019]在重力場中發(fā)生沉降過程后，結(jié)晶發(fā)生前便有一層液體會在容器底部生成。這前兩層液體在重力場下進行一階轉(zhuǎn)換。當沉降具有較高的Peclet系數(shù)時(重力與熱效應(yīng)之比)，布朗運動的影響減少了，類似于系統(tǒng)的單層晶體便形成了。當Peclet系數(shù)較低時，膠體晶體向外延展。重力還會加速“玻璃化”系統(tǒng)的老化過程，減少晶體成核時間和玻璃轉(zhuǎn)化
山/又o
[0020]鑒于重力對膠體晶體的結(jié)晶有如此重要的影響，在減少重力影響的環(huán)境下進行實驗引起了各國科學家的興趣。根據(jù)萬有引力定律，完全的零重力環(huán)境是不存在的，各種條件下的微重力膠體晶體實驗逐漸展開。
[0021]本發(fā)明膠體晶體檢測裝置在微重力環(huán)境下研究帶電膠體晶體的生長過程。在空間微重力環(huán)境研究三種體系膠體溶液的結(jié)晶，即兩種復(fù)合膠體晶體和一種單組分膠體晶體在自然結(jié)晶條件下結(jié)晶(模式二)，通過記錄激光衍射和白光照明下晶體形態(tài)隨時間的演化，分析膠體晶體的結(jié)晶過程。并通過記錄激光衍射和白光照明下晶體形態(tài)研究膠體晶體結(jié)構(gòu)隨溫度(35-60°C )和隨平板間電壓(0.5-2.5V)的變化(模式一)，研究膠體晶體的相變。每個樣品的都按照模式一 /模式二的設(shè)計順序進行，并結(jié)合數(shù)據(jù)注入方式改變進程。樣品不回收，采用實時觀察方式進行，結(jié)果為衍射圖像和形態(tài)圖像。
[0022]圖1為本發(fā)明膠體晶體檢測裝置的示意圖，如圖所示本發(fā)明膠體晶體檢測裝置100具體包括:主激光器111、換位設(shè)備120、第一攝像頭131、第二攝像頭132、控制設(shè)備140。
[0023]主激光器111用于發(fā)射激光；換位設(shè)備120包括多個容置膠體晶體的樣品倉121，換位設(shè)備120用于切換樣品倉121 ;第一攝像頭131用于獲取激光通過膠體晶體后的衍射圖像；第二攝像頭132用于通過屏幕獲取膠體晶體的形態(tài)圖像；控制設(shè)備140分別與主激光設(shè)備111、換位設(shè)備120、第一攝像頭131和第二攝像頭132相連接，用于控制主激光設(shè)備111、換彳1/ 設(shè)備120、弟一攝像頭131和弟二攝像頭132。
[0024]再如圖1所示，本發(fā)明的膠體晶體生長檢測裝置100還包括分光棱鏡150和備激光器112。主激光器111發(fā)射的激光通過分光棱鏡150投射入樣品倉121容置的膠體晶體。備激光器112發(fā)射的激光也通過分光棱鏡150投射入樣品倉121容置的膠體晶體。
[0025]主激光器111和備激光器112具體包括:激光發(fā)射器、濾光片、空間濾波器、準直棱鏡、光欄和匯聚透鏡。弟一攝像頭131和弟二攝像頭132可以利用電荷稱合兀件實現(xiàn)。[0026]第二攝像頭132在獲取膠體晶體的形態(tài)圖像的時候，需要白光照明設(shè)備照射在膠體晶體上，本發(fā)明利用白光照明器照射樣品倉容置的膠體晶體，而白光照明器可以通過白光發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)實現(xiàn)。
[0027]在換位設(shè)備120中還包括加熱器、攪拌器和電極板。加熱器與控制設(shè)備相連接，其作用是用來加熱樣品倉內(nèi)的膠體晶體；攪拌器也與控制設(shè)備相連接，用來攪拌樣品倉內(nèi)的膠體晶體；而電極板同樣與控制設(shè)備相連接，其作用是對樣品倉內(nèi)的膠體晶體加載電壓。
[0028]本發(fā)明膠體晶體生長檢測裝置100由1394通信電纜與目標飛行器的公用系統(tǒng)200相連。有效載荷配電器提供I路十28V工作電源和I路十29V繼電器供電，2路均直接提供給膠體晶體生長檢測裝置100。
[0029]控制設(shè)備140采集兩路CXD的圖像信號，并通過1394接口把圖像數(shù)據(jù)傳送給公用系統(tǒng)200。控制設(shè)備140還控制換位設(shè)備和樣品注入、過程中樣品的溫度、主備激光器切換。
[0030]第一攝像頭和第二攝像頭為膠體晶體衍射圖像和形態(tài)圖像的獲取。衍射圖像部分包含激光照明控制、衍射光路搭建和衍射黑白C⑶部分；形態(tài)圖像包含LED白光照明控制和形態(tài)彩色電荷稱合元件(Charge-coupled Device,CCD)部分。另外針對三個不同體系樣品進行，由于空間和功耗限制，本發(fā)明的換位設(shè)備使某個樣品處于特定光路位置。[0031]本發(fā)明是膠體晶體在微重力環(huán)境下隨溫度變化、電場變化和剪切力影響下的結(jié)晶過程，控制設(shè)備實現(xiàn)對膠體晶體樣品的高精度溫度控制、電場控制和攪拌控制。
[0032]控制設(shè)備里的1394通信模塊負責與共用系統(tǒng)進行通信，同時負責與成像CXD的接口控制。
[0033]本發(fā)明可以設(shè)置多個樣品倉，例如三個，每個樣品倉里容置膠體晶體，膠體晶體材料及配比情況如所表1所示。
[0034]表1
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種膠體晶體生長檢測裝置，其特征在于，所述膠體晶體生長檢測裝置具體包括: 主激光器，用于發(fā)射激光； 換位設(shè)備，所述換位設(shè)備包括多個容置膠體晶體的樣品倉，所述換位設(shè)備用于切換所述樣品倉； 第一攝像頭，用于獲取激光通過膠體晶體后的衍射圖像； 第二攝像頭，用于通過屏幕獲取膠體晶體的形態(tài)圖像； 控制設(shè)備，分別與所述主激光設(shè)備、換位設(shè)備、第一攝像頭和第二攝像頭相連接，用于控制所述主激光設(shè)備、換位設(shè)備、第一攝像頭和第二攝像頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠體晶體生長檢測裝置，其特征在于，所述膠體晶體生長檢測裝置還包括分光棱鏡，所述主激光器發(fā)射的激光通過所述分光棱鏡投射入所述樣品倉容置的所述膠體晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膠體晶體生長檢測裝置，其特征在于，所述膠體晶體生長檢測裝置還包括備激光器，所述備激光器發(fā)射的激光通過所述分光棱鏡投射入所述樣品倉容置的所述膠體晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠體晶體生長檢測裝置，其特征在于，所述主激光器和備激光器包括:激光發(fā)射器、濾光片、空間濾波器、準直棱鏡、光欄和匯聚透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠體晶體生長檢測裝置，其特征在于，所述第一攝像頭和第二攝像頭利用電荷耦合元件實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠體晶體生長檢測裝置，其特征在于，所述膠體晶體生長檢測裝置還包括白光照明器，用于照射所述樣品倉容置的所述膠體晶體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膠體晶體生長檢測裝置，其特征在于，所述白光照明器通過白光發(fā)光二極管實現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠體晶體生長檢測裝置，其特征在于，所述換位設(shè)備還包括加熱器，與所述控制設(shè)備相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠體晶體生長檢測裝置，其特征在于，所述換位設(shè)備還包括攪拌器，與所述控制設(shè)備相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠體晶體生長檢測裝置，其特征在于，所述換位設(shè)備還包括電極板，與所述控制設(shè)備相連接。
【文檔編號】G01N21/84GK103645192SQ201310699642
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】孫志斌, 曹松, 楊皓, 翟永亮, 王超, 李維寧, 楊捍東, 蔣遠大, 翟光杰, 李明 申請人:中國科學院空間科學與應(yīng)用研究中心