一种石墨烯图像分析装置及其分析方法

技术领域

本发明属于石墨烯检测技术领域，尤其涉及一种石墨烯图像分析装置及其分析方法。

背景技术

石墨烯(Gr)具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点，在电子、航天工业、新能源、新材料等领域有广泛应用。石墨烯的制备方法主要包括微机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原石墨烯氧化物法及外延生长法等。对石墨烯层数测量方法的研究可以对其的实验制备提供理论指导，有助于获得高质量的石墨烯。石墨烯的层数还会影响其力、热、光、电等性能。在锂离子电池领域，根据层数的不同，石墨烯的电子结构会发生显著变化从而影响其导电性及锂离子电池的性能，因此石墨烯的测量方法目前有种种的不足。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种石墨烯图像分析装置及其分析方法。

技术方案：本发明所述的一种石墨烯图像分析装置,包括卤素灯光源、起偏器、载物台、显微物镜、半透半反镜、四分之一波片、检偏器、CCD相机、计算机平台、电机驱动装置、旋转电机以及直线电机，所述卤素灯光源的光线射过所述起偏器时经过所述起偏器进行偏振态的调制成为偏振光经过所述半透半反镜后通过显微物镜入射到待测石墨烯样品上，所述偏振光的背向散射光经过所述显微物镜和半透半反镜后再经过所述四分之一波片和所述检偏器，最终在所述CCD相机上成像，所述载物台在Z轴方向上下移动进行调焦，所述载物台在X轴和Y轴方向移动找到需要检测的石墨烯图像，所述计算机模块通过所述电机驱动装置控制所述旋转电机带动所述起偏器旋转，并在每次旋转到位后控制所述C CD相机同步成像。

其中，所述的一种石墨烯图像分析装置的分析方法,

包括以下步骤：

步骤1：将石墨烯配置成浓度为0.1mg/mL～0.2mg/mL溶液，分散好，滴到载玻片上，待微干制成待测的石墨烯样品；

步骤2，将待测的石墨烯样品放置于所述载物台，所述载物台在水平方向成九十度夹角设置为X轴、Y轴；所述载物台在X轴、Y轴平面垂直方向设置为Z轴，所述载物台的X轴、Y轴、Z轴方向的电机均为直线电机，打开所述卤素灯光源，先由所述直线电机带动所述载物台在Z轴方向移动进行对焦，然后由所述直线电机带动所述载物台在X轴和Y轴上移动，保证石墨烯样品在视场的正中央且能够在所述CCD相机平面上成清晰像；

步骤3，通过所述计算机模块指令所述电机驱动装置控制所述旋转电机带动所述起偏器转动，在不同光波状态下，所述计算机模块保存所述CCD相机采集到的图像；

步骤4，将不同光波状态下的一系列图像，在所述计算机平台内进行光波矢量参数处理矩阵运算，获得关于石墨烯样品的光波矢量参数图像，具体如下：

所述旋转电机共转动n次，所述CCD相机获取的n幅图像图中的同一个像素位置上的光强值都不同，对某个像素而言，其n幅图像的光强值依次计为I

用该方法遍历每个像素，得到整个石墨烯去偏光强图像；

步骤5，根据获得的石墨烯去偏光强图像，选取一条经过载玻片和石墨烯的直线在所述计算机平台内进行灰度值分析，通过一条直线下图像非直观灰度值的阶梯层数和高度差，检测出待测石墨烯的层数。

有益效果：本发明的一种石墨烯图像分析装置及其分析方法，分辨率高，自动化测量，操作简便，实用性强，成本低。

附图说明

图1是本发明的一种石墨烯图像分析装置的结构图；

图2是本发明的一种石墨烯图像分析装置的分析方法的流程示意图；

图3是本发明的一种石墨烯图像分析装置获取的原始光强图；

图4是本发明的一种石墨烯图像分析装置的分析结果图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如附图1、2所示的一种石墨烯图像分析装置,包括卤素灯光源、起偏器、载物台、显微物镜、半透半反镜、四分之一波片、检偏器、C CD相机、计算机平台、电机驱动装置、旋转电机以及直线电机，所述卤素灯光源的光线射过所述起偏器时经过所述起偏器进行偏振态的调制成为偏振光经过所述半透半反镜后通过显微物镜入射到待测石墨烯样品上，所述偏振光的背向散射光经过所述显微物镜和半透半反镜后再经过四分之一波片和所述检偏器，最终在所述C CD相机上成像，所述载物台在Z轴方向上下移动进行调焦，所述载物台在X轴和Y轴方向移动找到需要检测的石墨烯图像，所述计算机模块通过所述电机驱动装置控制所述旋转电机带动所述起偏器旋转，并在每次旋转到位后控制所述CCD相机同步成像。

其中，所述的一种石墨烯图像分析装置的分析方法,包括以下步骤：

步骤1：将石墨烯配置成浓度为0.1mg/mL～0.2mg/mL溶液，分散好，滴到载玻片上，待微干制成待测的石墨烯样品；

步骤2，将待测的石墨烯样品放置于所述载物台，所述载物台在水平方向成九十度夹角设置为X轴、Y轴；所述载物台在X轴、Y轴平面垂直方向设置为Z轴，所述载物台的X轴、Y轴、Z轴方向的电机均为直线电机，打开所述卤素灯光源，先由所述直线电机带动所述载物台在Z轴方向移动进行对焦，然后由所述直线电机带动所述载物台在X轴和Y轴上移动，保证石墨烯样品在视场的正中央且能够在所述CCD相机平面上成清晰像；

步骤3，通过所述计算机模块指令所述电机驱动装置控制所述旋转电机带动所述起偏器转动，在不同光波状态下，所述计算机模块保存所述CCD相机采集到的图像；

步骤4，将不同光波状态下的一系列图像，在所述计算机平台内进行光波矢量参数处理矩阵运算，获得关于石墨烯样品的光波矢量参数图像，具体如下：

所述旋转电机共转动n次，所述CCD相机获取的n幅图像图中的同一个像素位置上的光强值都不同，对某个像素而言，其n幅图像的光强值依次计为I

用该方法遍历每个像素，得到整个石墨烯去偏光强图像，本实施例如图3所示，n为20，即所述起偏器每次转动18度，在不同光波状态下，所述计算机模块保存所述C CD相机采集到的图像；

步骤5，本实施例如图4所示，根据获得的石墨烯去偏光强图像，选取一条经过载玻片和石墨烯的直线在所述计算机平台内进行灰度值分析，通过一条直线下图像非直观灰度值的阶梯层数和高度差，检测出待测石墨烯的层数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。