一种用于布朗运动粒子观测及电噪声调控的垂直式光学实验装置

本技术涉及光学测量，特别是一种用于布朗运动粒子观测及电噪声调控的垂直式光学实验装置。

背景技术：

1、布朗运动是悬浮在流体中的微小粒子所表现出的不规则、无规则的随机运动现象，在现有技术中，调控温度是改变粒子热扩散特性的唯一直接方法，若要增强粒子热扩散，则需要对体系进行全局加热。传统方法在实验时因受实验样品的温度敏感度限制，导致其可研究的温度范围有限，且可用的实验样品有限，并且在加热过程中易在样品容器内形成温度梯度，从而触发对流，并且温度变化过程缓慢，对实验操作要求严格，且实验耗时较长。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种用于布朗运动粒子观测及电噪声调控的垂直式光学实验装置，可以有效解决上述问题。

2、本实用新型是这样实现的：

3、本实用新型提供一种用于布朗运动粒子观测及电噪声调控的垂直式光学实验装置，包括：设置光学平台上的样品机构、光学观测机构和噪声施加机构，数据处理设备；

4、所述样品机构包括有样品容器和第一夹具，其中，所述样品容器用于容纳含布朗运动粒子的液体样品；

5、所述光学观测机构包括光源照明设备、显微物镜和图像采集装置；所述光源照明设备设置于所述样品容器的第一侧，所述图像采集装置设置于所述样品容器的第二侧，所述样品容器与所述图像采集装置之间还设置有显微物镜；

6、所述噪声施加机构包括信号发生器和电极片组，其中所述信号发生器用于产生噪声电压信号，并施加在所述电极片组在所述样品容器内产生可控的电场；

7、所述数据处理设备的输入端与所述光学观测机构的输出端电气连接，所述噪声施加机构的输出端与所述电极片组的输入端电气连接。

8、作为进一步改进的，所述样品容器竖直设置于第一夹具上。

9、作为进一步改进的，所述样品容器为比色皿。

10、作为进一步改进的，所述电极片组包括第一电极片和第二电极片，所述第一电极片和第二电极片平行设置于所述样品容器内部两侧壁。

11、作为进一步改进的，所述第一电极片与第二电极片之间间距为0.5～5cm，所述第一电极片和第二电极片的宽度为1～3mm。

12、作为进一步改进的，所述光源照明设备与所述样品容器之间还设置有凸透镜。

13、作为进一步改进的，所述光源照明设备为非相干光源，且波长范围为400～700nm；所述显微物镜为100倍放大倍率，其数值孔径na≥0.8；所述图像采集装置为ccd相机，帧率≥20fps。

14、本实用新型的有益效果是：

15、本实用新型通过电噪声调控与光学观测的集成设计，有效突破了传统温控方法的技术瓶颈，通过设置信号发生器产生可控电噪声调控等效温度，在不改变体系实际温度的前提下，实现对布朗粒子扩散行为与有效温度的主动调控，避免了传统加热方法引起的温度梯度、对流干扰、样品变性等问题，显著拓宽了温度敏感样品的研究范围；采用竖直放置的样品容器，有效减少重力引起的粒子沉降与壁面效应，提升粒子运动的自由度和轨迹捕捉的准确性；通过背景校正、误差分析与有效拟合区间判定等数据处理模块，系统降低测量误差，确保扩散系数与有效温度的计算结果具有较高的可信度与重复性；通过采用非相干光源，其具有较宽的光谱范围和较低的相干性，可有效抑制干涉和衍射效应，从而提升成像的均匀性与清晰度。

1.一种用于布朗运动粒子观测及电噪声调控的垂直式光学实验装置，其特征在于，包括：设置光学平台（6）上的样品机构（1）、光学观测机构（2）和噪声施加机构（3），数据处理设备（5）；

2.根据权利要求1所述的一种用于布朗运动粒子观测及电噪声调控的垂直式光学实验装置，其特征在于，所述样品容器（11）竖直设置于第一夹具（12）上。

3.根据权利要求2所述的一种用于布朗运动粒子观测及电噪声调控的垂直式光学实验装置，其特征在于，所述样品容器（11）为比色皿。

4.根据权利要求2所述的一种用于布朗运动粒子观测及电噪声调控的垂直式光学实验装置，其特征在于，所述电极片组（32）包括第一电极片和第二电极片，所述第一电极片和第二电极片平行设置于所述样品容器（11）内部两侧壁。

5.根据权利要求4所述的一种用于布朗运动粒子观测及电噪声调控的垂直式光学实验装置，其特征在于，所述第一电极片与第二电极片之间间距为0.5～5cm，所述第一电极片和第二电极片的宽度为1～3mm。

6.根据权利要求1所述的一种用于布朗运动粒子观测及电噪声调控的垂直式光学实验装置，其特征在于，所述光源照明设备（21）与所述样品容器（11）之间还设置有凸透镜（4）。

7.根据权利要求1所述的一种用于布朗运动粒子观测及电噪声调控的垂直式光学实验装置，其特征在于，所述光源照明设备为非相干光源，且波长范围为400～700nm；所述显微物镜为100倍放大倍率，其数值孔径na≥0.8；所述图像采集装置为ccd相机，帧率≥20fps。