一种用于测量纳米颗粒粒径及zeta电位的样品池装置的制作方法

1.本发明涉及纳米颗粒测量技术领域，特别是涉及一种用于测量纳米颗粒粒径及zeta电位的样品池装置。


背景技术：

2.纳米材料由于其独特的物理化学性质被广泛应用于化学、环境、医学、制药及材料等领域，纳米颗粒是纳米材料的重要组成部分，其中，粒径信息和zeta电位是纳米颗粒的重要表征特性。目前，动态光散射法和电泳光散射法凭借其具有非接触、测量速度快和准确等优点，被iso标准推荐为测量纳米颗粒粒径和zeta电位的标准方法。
3.在测量纳米颗粒粒径或zeta电位时，当激光照射到分散于液体介质中的微小颗粒，由于颗粒的布朗运动引起散射光的频率偏移，导致散射光信号随时间发生动态变化，而该变化的大小与颗粒的布朗运动速度有关，颗粒的布朗运动速度又取决于颗粒粒径的大小，颗粒大布朗运动速度低，反之颗粒小布朗运动速度高，通过探测器采集到散射光再利用相关仪器进行运算从而获得颗粒粒径或zeta电位。
4.目前，在利用动态光散射法测量纳米颗粒粒径或利用电泳光散射法测量纳米颗粒zeta电位时，环境温度会影响样品池温度，而样品池溶液温度越高，纳米颗粒的布朗运动越剧烈，对测量结果的干扰就越大，所以在实际测量中，外界环境温度的变化导致样品池溶液温度随之改变，往往会给测量结果造成误差。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于测量纳米颗粒粒径及zeta电位的样品池装置，以解决外界环境温度变化导致测量纳米颗粒粒径或zeta电位产生测量误差的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于测量纳米颗粒粒径及zeta电位的样品池装置，其包括样品池、固定架、散热装置及保温外壳；
7.所述固定架安装于所述散热装置的顶部，所述固定架上设有固定孔、第一入射孔及第一散射孔，所述固定孔贯穿于所述固定架的上下表面，所述第一入射孔及所述第一散射孔间隔开设于所述固定架的侧面上，且所述第一入射孔及所述第一散射孔均连通至所述固定孔，所述样品池的外侧设有样品池电极，所述样品池插置于所述固定孔内，所述样品池的底部与所述散热装置导热相连，所述保温外壳盖合于所述散热装置上，且所述保温外壳包裹于所述固定架的外周，所述保温外壳上设有固定槽、第二入射孔与第二散射孔，所述固定槽开设于所述保温外壳的顶部且对应于所述固定孔，所述样品池的顶部穿设于所述固定槽内，所述第二入射孔与所述第一入射孔对应连通，所述第二散射孔与所述第一散射孔对应连通。
8.优选地，所述散热装置包括散热底座及半导体制冷片，所述半导体制冷片具有冷端及热端，所述半导体制冷片安装于所述散热底座的顶部，所述冷端位于所述半导体制冷片的顶面并与所述样品池导热相连，所述热端位于所述半导体制冷片的底面并与所述散热
底座导热相连。
9.优选地，所述散热装置还包括隔热片，所述隔热片安装于所述散热底座上且围合于所述半导体制冷片的外周；所述散热底座的外周设有多个散热翅片。
10.优选地，所述保温外壳的内表面设有保温棉。
11.优选地，还包括用于检测所述样品池温度的温度传感器，所述温度传感器安装于所述固定架上，且所述温度传感器与所述半导体制冷片电连接。
12.优选地，所述固定架的外侧设有气体通道，所述气体通道连通于所述固定孔，且所述气体通道的外端连接有快速接头。
13.优选地，所述保温外壳上沿所述固定槽的周壁上设有外部电极，所述外部电极与所述样品池电极接触。
14.优选地，所述外部电极与所述保温外壳之间连接有弹性件。
15.优选地，所述样品池的顶部凸出于所述保温外壳的顶部设置。
16.优选地，所述固定孔、所述第一入射孔及所述第一散射孔的内周壁均设有黑色涂料。
17.本发明实施例一种用于测量纳米颗粒粒径及zeta电位的样品池装置与现有技术相比，其有益效果在于：
18.本发明实施例用于测量纳米颗粒粒径及zeta电位的样品池装置，其包括样品池、固定架、散热装置及保温外壳，通过固定架放置样品池并在固定架上设置散热装置和保温外壳，样品池与散热装置导热相连，以控制纳米颗粒样品的温度，保温外壳盖合于散热装置上且包裹于固定架的外周，达到很好的保温效果，解决了由于环境温度变化导致纳米颗粒粒径或zeta电位产生测量误差的技术问题。
附图说明
19.图1是本发明实施例一种用于测量纳米颗粒粒径及zeta电位的样品池装置的结构示意图；
20.图2是本发明实施例一种用于测量纳米颗粒粒径及zeta电位的样品池装置的纵向断面视图；
21.图3是本发明实施例一种用于测量纳米颗粒粒径及zeta电位的样品池装置的爆炸示意图；
22.图4是本发明实施例中固定架与散热底座之间的组合示意图；
23.图5是本发明实施例中样品池与散热装置之间的组合示意图；
24.图6是本发明实施例的保温外壳的示意图。
25.图中，1、样品池；2、固定架；2a、固定孔；2b、第一入射孔；2c、第一散射孔；3、散热装置；31、散热底座；32、半导体制冷片；33、隔热片；4、保温外壳；4a、固定槽；4b、第二入射孔；4c、第二散射孔；5、样品池电极；6、温度传感器；7、快速接头；8、外部电极。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置和元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
29.如图1-6所示，本发明实施例优选实施例的一种用于测量纳米颗粒粒径及zeta电位的样品池装置，其包括样品池1、固定架2、散热装置3及保温外壳4；固定架2安装于散热装置3的顶部，固定架2上设有固定孔2a、第一入射孔2b及第一散射孔2c，固定孔2a贯穿于固定架2的上下表面，第一入射孔2b及第一散射孔2c间隔开设于固定架2的侧面上，且第一入射孔2b及第一散射孔2c均连通至固定孔2a；样品池1的外侧设有样品池电极5，样品池1插置于固定孔2a内，样品池1的底部与散热装置3导热相连，保温外壳4盖合于散热装置3上，且保温外壳4包裹于固定架2的外周，保温外壳4上设有固定槽4a、第二入射孔4b与第二散射孔4c，固定槽4a开设于保温外壳4的顶部，且固定槽4a对应于固定孔2a，样品池1的顶部穿设于固定槽4a内，第二入射孔4b与第一入射孔2b对应连通，第二散射孔4c与第一散射孔2c对应连通。
30.基于上述技术方案，将待测纳米颗粒样品溶解成溶液并注入四面通光的样品池1，将样品池1插置于固定孔2a中，待纳米颗粒样品溶液稳定后，根据纳米颗粒溶液的实验需要，利用与样品池1底部导热相连的散热装置3调控样品池1的温度，使纳米颗粒溶液维持在设定温度范围内。从第二入射孔4b射入激光，激光经过样品池1在第二散射孔4c处进行散射，外部探测器采集到散射光后通过相关设备运算得到相关函数，再经过数学反演即可获得纳米颗粒的粒径信息；如需测量纳米颗粒的zeta电位，通过样品池电极5为样品池1提供电压，然后在第二散射孔4c接收散射光信号，样品池1在外电场作用下，纳米颗粒溶液的分散介质发生相对移动，通过相位分析光散射测量系统完成散射光信号的采集并进行处理，从而得到纳米颗粒溶液的电泳迁移率，进而计算出纳米颗粒的zeta电位。该装置样品池1与散热装置3导热相连，以控制纳米颗粒样品的温度，保温外壳4盖合于散热装置3上且包裹于固定架2的外周，达到很好的保温效果，解决了由于环境温度变化导致纳米颗粒粒径或zeta电位产生测量误差的技术问题。
31.具体地，本实施例的散热装置3包括散热底座31及半导体制冷片32，半导体制冷片32具有冷端及热端，半导体制冷片32安装于散热底座31的顶部，其冷端位于半导体制冷片32的顶面并与样品池1导热相连，以控制样品池1的温度，其热端位于半导体制冷片32的底面并与散热底座31导热相连，将半导体制冷片32的热端热量及时散走。
32.更具体地，本实施例中散热装置3还包括隔热片33，隔热片33安装于散热底座31上且围合于半导体制冷片32的外周，用于隔绝固定架2和散热底座31之间的热传递，以提高样品池装置的温控效果；此外，散热底座31的外周设有多个散热翅片，通过增大散热底座31的散热面积进而增强散热效果。
33.进一步地，本实施例中保温外壳4的内表面设有保温棉，提高纳米颗粒溶液的保温
效果，减少由于温度变化带来的误差。
34.为了实时测量纳米颗粒的样品温度，本实施例中的样品池装置还包括温度传感器6，温度传感器6安装于固定架2上，且温度传感器6与半导体制冷片32电连接。
35.更进一步地，本实施例中固定架2的外侧设有气体通道，气体通道连通于固定孔2a，且气体通道的外端连接有快速接头7，快速接头与外部的氮气管连接，通过快速接头7输入氮气吹扫、干燥样品池1表面的水珠，消除样品池1外部凝露，避免由于降温造成测量误差。
36.优选地，本实施例的保温外壳4上沿固定槽4a的周壁上设有外部电极8，测量纳米颗粒zeta电位时将样品池1插置于固定槽4a中，外部电极8与样品池电极5接触从而为样品池1提供稳定的电泳电压。
37.更进一步地，本实施例的外部电极8与保温外壳4之间连接有弹性件，利用弹性件的弹性作用，外部电极8与样品池电5连接更加牢固，避免外部振动或人为触碰发生接触不良而导致电泳电压不稳定。
38.为便于样品池1的取样，本实施例中样品池1的顶部凸出于保温外壳4的顶部设置。
39.更优选地，本实施例中固定孔2a、第一入射孔2b及第一散射孔2c的内周壁均设有黑色涂料，进一步提高接收到的散射光的信噪比。
40.本发明的工作过程为：将待测纳米颗粒样品溶解成溶液并注入四面通光的样品池1，将样品池1插置于固定孔2a中，待纳米颗粒样品溶液稳定后，根据纳米颗粒溶液的实验需要，利用与样品池1底部导热相连的散热装置3调控样品池1的温度，使纳米颗粒溶液维持在设定温度范围内。从第二入射孔4b射入激光，激光经过样品池1在第二散射孔4c处进行散射，外部探测器采集到散射光后通过相关设备运算得到相关函数，再经过数学反演即可获得纳米颗粒的粒径信息；如需测量纳米颗粒的zeta电位，通过样品池电极5为样品池1提供电压，然后在第二散射孔4c接收散射光信号，样品池1在外电场作用下，纳米颗粒溶液的分散介质发生相对移动，通过相位分析光散射测量系统完成散射光信号的采集并进行处理，从而得到纳米颗粒溶液的电泳迁移率，进而计算出纳米颗粒的zeta电位。
41.综上，本发明实施例提供用于测量纳米颗粒粒径及zeta电位的样品池装置，该装置通过固定架放置样品池并在固定架上设置散热装置和保温外壳，样品池与散热装置导热相连，以控制纳米颗粒样品的温度，保温外壳盖合于散热装置上且包裹于固定架的外周，达到很好的保温效果，解决了由于环境温度变化导致纳米颗粒粒径或zeta电位产生测量误差的技术问题。
42.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。