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原文传递球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法及系统

专利名称：	球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法及系统
摘要：	本发明属于计算机辅助设计技术领域，公开了一种球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法及系统，计算纳米粒子复折射率中实部折射率和虚部消光系数两组参数；计算Mie理论中an和bn两个关键Mie系数；计算纳米球形粒子的消光、散射和吸收效率，绘制出其在不同波长下的关系曲线；基于纳米球形粒子的消光、散射和吸收效率，绘制不同大小纳米球形粒子的理论消光、散射和吸收光谱图像。本发明利用MATLAB语言计算球形金属纳米粒子的消光、散射和吸收特性；非常方便的计算出不同粒径大小的纳米金球和纳米银球的消光、散射和吸收效率，同时得到an和bn两个关键系数，并且也获得不同粒子大小的理论消光、散射和吸收光谱图像。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	云南;53
申请人：	云南师范大学
发明人：	汤俊琪;满石清;石俊生;欧全宏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910046221.5
公开号：	CN109781594A
代理机构：	重庆市信立达专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	包晓静
分类号：	G01N15/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	650500 云南省昆明市一二一大街298号
主权项：	1.一种球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法，其特征在于，所述球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法包括以下步骤：步骤一，计算纳米粒子复折射率中实部折射率和虚部消光系数两组参数；步骤二，计算Mie理论中an和bn两个关键Mie系数；步骤三，计算纳米球形粒子的消光、散射和吸收效率，绘制出其在不同波长下的关系曲线；步骤四，基于纳米球形粒子的消光、散射和吸收效率，绘制不同大小纳米球形粒子的理论消光、散射和吸收光谱图像。 2.如权利要求1所述的球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法，其特征在于，所述步骤一的计算纳米粒子复折射率中实部折射率和虚部消光系数两组参数：根据金属自由电子气模型，块体金属复折射率值，采用修正的阻尼常数计算得到不同波长下纳米粒子复折射率的实部和虚部系数；阻尼常数公式为： Γ＝γ+CvF/r；其中，γ为块体金属的阻尼常数，C为常数且通常等于1，vF为费米速度，r为纳米粒子半径。 3.如权利要求1所述的球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法，其特征在于，所述步骤二根据纳米粒子的复折射率，进行Mie理论中an和bn两组关键Mie系数的计算：采用最大的计算循环次数nmax,采用MATLAB自带的Besselj和Bessely函数，采用向前递推法计算出an和bn； Bohren和Huffman的经验公式为： nmax＝x+4x1/3+2；其中，x为球形粒子的尺度参数。 4.如权利要求1所述的球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法，其特征在于，所述步骤三根据消光效率Qext、散射效率Qsca和吸收效率Qabs的关系Qext＝Qsca+Qabs，直接绘制出纳米球形粒子消光、散射和吸收效率在不同波长下的关系曲线图，同时采用样条插值方法进行曲线平滑和拟合。 5.如权利要求1所述的球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法，其特征在于，所述步骤四根据不同大小的纳米球形金属粒子的消光、散射和吸收效率，根据粒子大小确定浓度大小，绘制不同大小纳米球形金属粒子的理论消光、散射和吸收光谱图像，同时采用样条插值方法进行曲线平滑和拟合。 6.如权利要求1所述的球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法，其特征在于，所述球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法计算粒子复折射率实部和虚部的程序为输入radius值，调用光波长lamda，金属块体折射率实部n_bulk和虚部k_bulk，分别计算金属块体中自由电子和束缚电子对介电常数实部和虚部的贡献，计算粒子介电常数实部Epsilon1_p和虚部Epsilon2_p，计算粒子复折射率的实部n_NanoPs和虚部k_NanoPs。 7.如权利要求1所述的球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法，其特征在于，所述球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法计算Mie系数an和bn的程序；计算纳米粒子相对介质的折射率，尺寸参数x，基于lamda数据值个数和循环次数nmax建立Mie系数an和bn的零矩阵，给bessel函数赋初值，建立最大nmax次数的for循环，调用程序自带bessel函数，计算Mie系数an和bn矩阵；所述球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法计算消光、散射和吸收效率并画图的程序：基于an和bn矩阵，判断x，x＞0时，提取an和bn的实部和虚部值，基于lamda数据值个数和循环次数nmax建立dn和en的零矩阵，以最大循环次数nmax计算dn和en的数值求数值和，计算消光率qext、散射效率qsca和吸收效率qabs，画出图形并以样条插值方法进行曲线平滑和拟合；x不大于0时，直接返回矩阵[0 0 0 0 0 1.33]。 8.如权利要求1所述的球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法，其特征在于，所述球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法计算消光、散射和吸收光谱并画图的程序；基于消光效率qext、散射效率qsca和吸收效率qabs，计算粒子横截面积，根据粒子大小确定粒子浓度，计算理论消光、散射和吸收光谱值大小，画出图形并以样条插值方法进行曲线平滑和拟合。 9.一种实施权利要求1所述球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法的球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测系统，其特征在于，所述球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测系统包括：参数计算模块，用于计算纳米粒子复折射率中实部折射率和虚部消光系数两组参数；系数计算模块，用于计算Mie理论中an和bn两个关键Mie系数；关系曲线绘制模块，用于计算纳米球形粒子的消光、散射和吸收效率，绘制出其在不同波长下的关系曲线；图像绘制模块，用于基于纳米球形粒子的消光、散射和吸收效率，绘制不同大小纳米球形粒子的理论消光、散射和吸收光谱图像。 10.一种实施权利要求1～8任意一项所述球形金属纳米粒子消光、散射和吸收特性检测方法的信息数据处理终端。
所属类别：	发明专利