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专利号: 202311005701X
申请人: 北京伯仲汇智科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高速加工具有拉曼增强活性纳米颗粒的系统,包括上位机(1)、PC机(2)、拉曼光谱仪(3)、拉曼光谱检测台(4)、激光加工中心(5)和加工中心控制器(6);其特征在于:拉曼光谱仪(3)连接拉曼光谱检测台(4),激光加工中心(5)连接加工中心控制器(6),上位机(1)连接拉曼光谱仪(3)、加工中心控制器(6);

激光加工中心(5)使用激光对水热法合成的贵金属纳米结构进行二次加工,二次加工过程中实时监测贵金属纳米结构的吸收光谱;拉曼光谱仪(3)对拉曼光谱检测台(4)上的经过二次加工的贵金属纳米结构的对不同成分的拉曼增强倍数进行检测;上位机(1)通过收集拉曼光谱仪(3)检测不同成分的拉曼光谱数据和加工中心控制器(6)的吸收光谱数据在上位机(1)内建立光谱关联模型;上位机(1)通过收集加工中心控制器(6)的吸收光谱数据和加工参数数据在上位机(1)内建立加工参数关联模型;

PC机(2)连接上位机(1),当针对某一特定拉曼检测成分进行检测时,将所需检测的成分输入PC机(2)并发送至上位机(1),上位机(1)将PC机(2)输入的检测成分输入光谱关联模型,得到所需的贵金属纳米结构的吸收光谱,然后将吸收光谱数据输入加工参数关联模型得到所需的加工参数。

2.根据权利要求1所述的一种高速加工具有拉曼增强活性纳米颗粒的系统,其特征在于:

激光加工中心(5)设置有第一激光器(51)、第一光源(52)、检测皿(53);

检测皿(53)为竖直的方管状,底部密封,由熔融石英材料制成;第一激光器(51)输出的第一激光经过扩束镜(54)扩束后输入复眼镜片(55),复眼镜片(55)将扩束后的第一激光转换成多个分光束,多个分光束穿过检测皿(53)的第一侧面后聚焦于检测皿(53)内的中下部,且检测皿(53)的中轴线位于多个分光束的聚焦点所在的面上;

第一光源(52)发出的白光经过整形后穿过检测皿(53)的第二侧面后,从第三侧面穿出,并被光接收器(56)接收;光接收器(56)接收的光输入分光光度计中;分光光度计将检测的吸收光谱发送至加工中心控制器(6);其中第二侧面和第三侧面相对设置,第一激光和白光的光路垂直且不在同一个水平面上。

3.根据权利要求2所述的一种高速加工具有拉曼增强活性纳米颗粒的系统,其特征在于:

拉曼检测台设置有底座(41)和检测头(42),检测头(42)连接第二激光器和拉曼光谱仪(3);底座(41)具有加热功能,使得在底座(41)上的拉曼增强基底可以被加热而迅速干燥;

检测头(42)设置于底座(41)的正上方,检测头(42)发射红外激光并收集拉曼增强基底反射的光,检测头(42)将收集的反射光发送至拉曼光谱仪(3),拉曼光谱仪(3)将检测的拉曼光谱发送至上位机(1)。

4.根据权利要求2所述的一种高速加工具有拉曼增强活性纳米颗粒的系统,其特征在于:

第一激光器(51)为连续激光器或者脉冲激光器,加工中心控制器(6)控制第一激光器(51)的开启时间、输出功率,或者加工中心控制器(6)控制第一激光器(51)的开启时间、脉冲宽度、脉冲能量。

5.一种利用权利要求1‑4任一项的系统进行纳米颗粒加工的方法;其特征在于包括如下步骤:步骤一、加工参数关联模型的建立

通过水热法制作贵金属纳米结构,所述贵金属纳米结构的材料选自金、银、铂中的一种;所述贵金属纳米结构的形状为纳米球、纳米棒、纳米金字塔、纳米三角片、纳米正方体或者纳米星;

将贵金属纳米结构的溶胶加入检测皿(53)中,使用不同激光加工参数的第一激光对贵金属纳米结构进行二次激光加工,并实时监测其吸收光谱;激光加工参数包括输出功率、脉冲宽度、脉冲能量;

将收集的吸收光谱作为输入端,将纳米结构形状、纳米结构的材料作为输出端建立第一加工参数关联模型,使得任意一个吸收光谱输入后均可以得到一组对应的纳米结构形状和纳米结构材料的输出结果;然后使用吸收光谱、纳米结构材料和纳米结构形状作为输入端,将激光加工参数、激光加工时间作为输出端,建立第二加工参数关联模型,使得任何一个吸收光谱、纳米结构材料和纳米结构形状输入后均可以得到一组对应的激光加工参数、激光加工时间输出;

第二加工参数关联模型和第一加工参数关联模型的建模方法为BP神经网络或者SVM方法;

步骤二、光谱关联模型的建立

将制备好的不同吸收光谱的贵金属纳米结构与不同的检测成分的样品滴加到基片上,形成拉曼增强基底;

将不同的拉曼增强基底放置于拉曼检测台的底座(41)上进行加热后监测拉曼光谱;并针对同一个检测成分筛选出拉曼增强信号最强贵金属纳米结构;之后以检测成分作为输入,以拉曼增强信号最强的贵金属纳米结构的吸收光谱作为输出,建立光谱关联模型;使得每一个检测成分输入后均可以获得一个对应的吸收光谱输出;

光谱关联模型的建模方法为BP神经网络或者SVM方法;

步骤三、纳米颗粒的快速加工

当需要对待测成分进行检测时,先将待测成分输入光谱关联模型,得到一个对应的吸收光谱的输出;

然后将得到的吸收光谱输入第一加工参数关联模型,得到一组对应的纳米结构形状和纳米结构材料的输出结果,然后将吸收光谱、纳米结构材料和纳米结构形状输入第二加工参数关联模型得到一组对应的激光加工参数、激光加工时间输出;上位机(1)根据得到的纳米结构材料、纳米结构形状、激光加工参数、激光加工时间控制加工参数控制器进行贵金属纳米结构的快速加工。