米 顆粒的散射光斑的暗場(chǎng)顯微圖像，并對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行處理，進(jìn)而得到每個(gè)納米顆粒對(duì)應(yīng)的 散射光斑的強(qiáng)度信息，根據(jù)顯示及處理單元11中的數(shù)據(jù)庫從而得到暗場(chǎng)顯微圖像中對(duì)應(yīng) 于每個(gè)散射光斑的粒徑。
[00巧]請(qǐng)一并參閱圖2-5,本發(fā)明提供了一種利用所述單個(gè)納米顆粒粒徑的測(cè)量系統(tǒng) 100測(cè)量單個(gè)納米顆粒的粒徑的方法，包括W下步驟： 步驟S10,預(yù)估待測(cè)的納米顆粒的種類及粒徑的分布范圍。
[0026] 所述納米顆粒的種類及粒徑可W根據(jù)金屬納米顆粒的顏色，或者根據(jù)金屬納米顆 粒的電鏡圖片進(jìn)行預(yù)估，可判斷金屬納米顆粒的種類及粒徑的大致分布范圍。所述金屬納 米顆粒的種類即為所述金屬納米顆粒的大概的外觀形狀。本實(shí)施例中，所述金屬納米顆粒 的種類為球形或近球形金納米顆粒。
[0027] 步驟S11，將標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒分散在基板上，制作標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的樣本。
[0028] 由于納米顆粒是溶膠狀態(tài)，而應(yīng)用于本方法的納米顆粒需沉淀在基板上并干燥， 且要很好地分散開，避免團(tuán)聚。因此，本實(shí)施例采用W下操作流程對(duì)標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的樣本進(jìn) 行準(zhǔn)備： 1) 清洗除去基板表面的有機(jī)物； 2) 清洗除去基板表面的無機(jī)物； 3) 對(duì)基板表面進(jìn)行親水處理，提高基板表面的親水活性，此時(shí)基板的表面態(tài)非常適合 其它化學(xué)材料的沉積； 4) 為了更穩(wěn)定地抓附納米顆粒，在上述基板表面上自組裝一層APTES，即在APTES溶液 中浸泡30分鐘，后用異丙醇淋洗； 5) 把上述處理過的基板浸泡在金納米顆粒的水溶液中，大約4小時(shí)。取出基板，用水淋 洗。
[0029] 至此，納米顆粒在基板上分散開，在后續(xù)步驟中，我們將對(duì)此基板上的標(biāo)準(zhǔn)納米顆 粒進(jìn)行測(cè)量。
[0030] 為了更加準(zhǔn)確的測(cè)量待測(cè)的納米顆粒的粒徑，此處用于制作標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的樣本 的標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的粒徑范圍要盡量接近待測(cè)的納米顆粒的粒徑范圍。所述的標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒 可W是抽檢待測(cè)的納米顆粒，也可是采用相同工藝制作的不同批次，不同廠家的納米顆粒 的。本實(shí)例中，采用的是抽檢待測(cè)的納米顆粒。
[0031] 步驟S12,采用顯微成像法測(cè)量所述的標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的樣本，測(cè)量得到基板上預(yù)定 區(qū)域的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的粒徑巧大小，將測(cè)量數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)。
[0032] 采用顯微成像法對(duì)單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒成像，從而得到標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的顯微圖像， 通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的顯微圖像的處理就可W得到單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的粒徑。。本實(shí)例 中，我們采用了原子力顯微鏡測(cè)量了所述的標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒，得到基板上預(yù)定區(qū)域的每個(gè)標(biāo) 準(zhǔn)納米顆粒的粒徑。，并將此測(cè)量數(shù)據(jù)用于后續(xù)的系統(tǒng)標(biāo)定中。
[0033] 所述的區(qū)域選取的原則是： 1. 選取的區(qū)域盡可能大一些，包含的納米顆粒的粒徑范圍盡可能大； 2. 所選取的區(qū)域要有容易定位，為此在前述的樣片的制作過程中，可W在基板上進(jìn)行 相應(yīng)的標(biāo)記。
[0034] 步驟S13,采用單個(gè)金屬納米顆粒粒徑的測(cè)量系統(tǒng)100獲取區(qū)域內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)納米顆 粒的散射光斑的暗場(chǎng)顯微圖像。
[0035] 所述標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的散射光斑的暗場(chǎng)顯微圖像可通過W下步驟獲得： 步驟S131，將所述的載有標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的基板放置在載物臺(tái)6上，打開照明光源，調(diào)整 光源模組20W及物鏡7與載物臺(tái)的相對(duì)位置，通過顯示及處理單元11觀察獲取的圖像，直 至得到觀察到標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的散射光斑的暗場(chǎng)顯微圖像； 步驟S132,隨后，調(diào)整載物臺(tái)6,并通過顯示及處理單元11觀察獲取的圖像，直至尋找 到步驟S12測(cè)量的區(qū)域；W及 步驟S133,通過所述圖像處理軟件獲取并保存預(yù)定區(qū)域內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的散射光斑 的暗場(chǎng)顯微圖像。
[0036] 步驟S14,處理步驟S13獲取的標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的散射光斑的暗場(chǎng)顯微圖像，獲得對(duì) 應(yīng)于每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的散射光斑強(qiáng)度。
[0037] 實(shí)際測(cè)量中，要想準(zhǔn)確測(cè)得納米顆粒散射光的絕對(duì)強(qiáng)度是很困難的。但根據(jù)衍射 理論可知，散射光斑強(qiáng)度血可用來反映顆粒散射光強(qiáng)的大小。可通過所述圖像處理軟件 對(duì)步驟S13獲取的標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的散射光斑的暗場(chǎng)顯微圖像進(jìn)行處理： 1) 對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的降噪處理； 2) 將原始彩色圖像處理為灰度圖； 3) 采用二值化算法將灰度圖轉(zhuǎn)換為二值圖； 4) 對(duì)單個(gè)散射光斑位置的檢測(cè)； 5) 將每個(gè)被檢測(cè)到的散射光斑的所有像素點(diǎn)的灰度提取出來，并對(duì)其求和，得到每個(gè) 顆粒的散射光斑強(qiáng)度。
[0038] 本實(shí)例中，采用Niblack二值化算法實(shí)現(xiàn)將灰度圖轉(zhuǎn)換為二值圖，采用化U曲變換 圓檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)散射光斑位置的檢測(cè)。
[0039] 步驟S15,根據(jù)步驟S12獲得的每個(gè)納米顆粒的粒徑的測(cè)量數(shù)據(jù)與步驟S14獲得的 對(duì)應(yīng)的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的散射光斑強(qiáng)度，建立起標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的散射光斑強(qiáng)度化與標(biāo) 準(zhǔn)納米顆粒粒徑巧之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0040] 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的相對(duì)位置，將步驟S12獲得的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的粒徑。的 測(cè)量數(shù)據(jù)與步驟S14獲得的對(duì)應(yīng)的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的散射光斑強(qiáng)度/心j進(jìn)行對(duì)應(yīng)，采用 數(shù)據(jù)擬合的方式建立起在本實(shí)驗(yàn)條件下標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的散射光斑強(qiáng)度J皿j與納米顆粒粒 徑逍之間的關(guān)系。
[0041] 考慮到不同擬合方法對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，擬合多項(xiàng)式的級(jí)次選取原則如下： 1) 若標(biāo)定過程中，標(biāo)準(zhǔn)顆粒的粒徑范圍涵蓋了待測(cè)樣品的粒徑范圍，那么采用高級(jí)次 多項(xiàng)式擬合更符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)待測(cè)顆粒的測(cè)量精度也更高； 2) 若標(biāo)定過程中，標(biāo)準(zhǔn)顆粒的粒徑范圍未涵蓋待測(cè)樣品的粒徑范圍，當(dāng)采用高級(jí)次多 項(xiàng)式擬合時(shí)，由于高次多項(xiàng)式的波動(dòng)性，會(huì)使得粒徑未在標(biāo)準(zhǔn)樣品粒徑范圍內(nèi)的待測(cè)顆粒 的測(cè)量出現(xiàn)一定偏差，即此情況超出了標(biāo)定范圍。在此情況下，一次多項(xiàng)式的擬合結(jié)果將更 加穩(wěn)定、可靠。
[0042] 綜合上述考慮確定最優(yōu)擬合方案的實(shí)現(xiàn)步驟如下： 步驟1 :在標(biāo)定過程中，需要提取出標(biāo)準(zhǔn)顆粒的粒徑最大值和最小值、及其對(duì)應(yīng)的散射 光斑的強(qiáng)度； 步驟2 :提取待測(cè)納米顆粒的散射光斑強(qiáng)度信息，并將納米顆粒歸類：在上述散射光斑 的強(qiáng)度范圍內(nèi)的顆粒和未在該范圍內(nèi)的顆粒； 步驟3 :分別采用高次和一次多項(xiàng)式擬合關(guān)系計(jì)算上述兩組顆粒的粒徑，得到最終的 測(cè)量結(jié)果。
[0043] 顯然，高次多項(xiàng)式擬合關(guān)系可W保證上述散射光斑的強(qiáng)度范圍內(nèi)的顆粒的粒徑的 測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，而一次多項(xiàng)式擬合關(guān)系可W防止高次多項(xiàng)式的波動(dòng)性導(dǎo)致的未在該范 圍內(nèi)的顆粒的測(cè)量結(jié)果偏差偏大。
[0044] 步驟S16,將待測(cè)的納米顆粒分散在基板上，制作待測(cè)的納米顆粒的樣本。
[0045] 采用步驟S11中的操作流程，將待測(cè)的納米顆粒分散在基板上，制作待測(cè)納米顆 粒的樣本。
[0046] 步驟S17,采用單個(gè)金屬納米顆粒粒徑的測(cè)量系統(tǒng)100獲取待測(cè)納米顆粒的散射 光斑的暗場(chǎng)顯微圖像。
[0047] 將步驟S13中所述的載有標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的基板更換為待測(cè)納米顆粒的基板后，調(diào) 整光源模組20W及物鏡7與載物臺(tái)6的相對(duì)位置，通過顯示及處理單元11觀察獲取的圖 像，直至得到觀察到納米顆粒的散射光斑的暗場(chǎng)顯微圖像。通過軟件獲取并保存待測(cè)納米 顆粒的散射光斑的暗場(chǎng)顯微圖像。測(cè)量的納米顆粒的面積根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求盡可能的大，W獲 取大樣品量的待測(cè)納米顆粒的散射光斑。
[0048] 步驟S18,根據(jù)步驟S17獲取的待測(cè)納米顆粒的散射光斑的暗場(chǎng)顯微圖像，獲得對(duì) 應(yīng)于每個(gè)待測(cè)納米顆粒的散射光斑強(qiáng)度/nt'j，并根據(jù)步驟S15建立起的標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的散 射光斑強(qiáng)度J口與納米顆粒粒徑沮之間的關(guān)系，得到暗場(chǎng)顯微圖像中待測(cè)納米顆粒的粒 恆亂
[0049] 類似于步驟S14,通過所述圖像處理軟件對(duì)處理步驟S17獲取的待測(cè)納米顆粒的 散射光斑的暗場(chǎng)顯微圖像，獲得對(duì)應(yīng)于每個(gè)待測(cè)納米顆粒的散射光斑強(qiáng)度。將此處獲 得的數(shù)據(jù)代入步驟S15建立起的納米顆粒的散射光斑強(qiáng)度，與納米顆粒粒徑潛之間的 對(duì)應(yīng)關(guān)系，最終得到單個(gè)待測(cè)納米顆粒的粒徑泣將此數(shù)據(jù)保存W用于后續(xù)的顯示，處理 等。
[0050] 步驟S11制作標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的樣本，W及步驟S12中測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的粒徑 的數(shù)據(jù)只操作一次，之后可將標(biāo)準(zhǔn)納米顆粒的樣本和測(cè)得的數(shù)據(jù)保存下來重復(fù)使用，而不 再使用顯微成像法測(cè)量所述的納米顆粒的標(biāo)準(zhǔn)樣本，大大提高后續(xù)測(cè)量的效率，降低的測(cè) 量成本。
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