光悬浮系统中纳米颗粒净电荷的快速测量
应用物理
2023-03-08 v1
摘要
纳米颗粒净电荷的精确测量在纳米颗粒的研究与应用中至关重要。特别是在基于光悬浮纳米颗粒的精密传感领域，在电控过程前实现稳定悬浮以及检测电场等量之前，对纳米颗粒净电荷的精确测量是前提条件。然而，悬浮纳米颗粒净电荷的精确测量仍面临挑战。本文提出一种通过其热驱动与谐波驱动的运动信号精确测量净电荷的方法。借助对光悬浮纳米颗粒动态温度的数值计算，可追踪颗粒上长期的动态净电荷。该方法在净电荷几乎不自发变化、悬浮振子非线性较小的条件下，于高于 10 mbar 的热平衡压强下实现优于 5% 的精度，直至 3 mbar 时精度约达 ~20%。由于净电荷为整数离散值，该方法对少电荷纳米颗粒可提供近乎完全准确的测量。该结果可通过迭代用于提高质量与密度的测量精度，并为高空气象、空间尘埃等的非接触表征提供途径。
引用
@article{arxiv.2303.03603,
title = {Rapid measurement of the net charge on a nanoparticle in an optical levitation system},
author = {Wang Jin-Chuan and Li Cui-Hong and Zhu Shao-Chong and He Chao-Xiong and Chen Zhi-Ming and Fu Zhen-Hai and Hu Hui-Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.03603},
year = {2023}
}
备注
9 pages, 8 figures