【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学测量领域，尤其涉及一种杀菌纳米薄膜检测方法、装置及设备。
技术介绍
1、纳米薄膜是指厚度在纳米尺度范围内的薄膜材料，其特性与其表面和界面缺陷密切相关。纳米薄膜因其独特的物理和化学性质，同时最新的研究发现二维超薄二氧化钒具备良好的广谱抗菌特性，新型的超薄二氧化钒薄膜提供了一种治疗感染伤口的新策略，极大地扩展了纳米薄膜的应用范围，并将纳米催化药物的应用扩展到抗感染领域。然而，在生产纳米薄膜时容易出现表面缺陷，而这些表面缺陷的存在会严重影响其性能，特别是在于需要应用于医疗杀菌领域的二氧化钒薄膜而言，表面缺陷不仅影响薄膜的机械性能、光学特性和电学行为，还可能导致材料灭菌效果的减小，因此对纳米薄膜表面缺陷的检测显得尤为重要。
2、目前常见的纳米薄膜表面缺陷的检测方法是通过原子力显微镜检测表面缺陷，原子力显微镜是一种利用原子间的相互作用力来探测样品表面形貌的高分辨率成像技术。afm能够以纳米尺度的分辨率检测纳米薄膜的表面粗糙度和缺陷。但是其扫描速度较慢，样品表面状态会影响测量结果对细微缺陷检测不准确地缺点。因此，开发高效、准确的检测方法对于纳米薄膜的研究与应用至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术目的之一在于提供一种杀菌纳米薄膜检测方法，以及解决现有技术中纳米薄膜检测速度慢，检测准确度低的缺点。
2、本专利技术通过下述技术方案实现，一种杀菌纳米薄膜检测方法，包括，s100、对二氧化钒纳米薄膜进行检测预处理，获得待检测样品；s200、将待检测样品在常温
3、进一步地，待检测样品通过将二氧化钒纳米薄膜均匀涂覆在透明基底上得到，所述透明基底为无铅玻璃。
4、进一步地，构建光谱数据库包括，使用傅里叶变换红外光谱仪扫描在常温状态下待检测样品，通过傅里叶变换红外光谱仪从近红外，中红外和远红外三个波长范围对检测样品进行扫描获得第一光谱数据，将第一光谱数据经过降噪处理后构建常温光谱子数据库；将同一待检测样品加热到68℃，通过傅里叶变换红外光谱仪从近红外，中红外和远红外三个波长范围对加热到68℃的检测样品进行扫描获得第二光谱数据，将第二光谱数据经过降噪处理后构建相变光谱子数据库；对所述常温光谱子数据库和所述相变光谱子数据库中的数据进行标准化处理；然后对光谱数据库中的数据进行独立成分分析，得到常温光谱的独立成分和相变光谱的独立成分，对比常温光谱和相变光谱的独立成分，并将对比结果存入对比子数据库；常温光谱子数据库、相变光谱子数据库和对比子数据库共同构成光谱数据库。
5、进一步地，近红外的波长为1µm，所述中红外的波长为10µm，所述远红外的波长为100µm。
6、进一步地，降噪处理包括，通过与基底光谱进行对比来移除光谱数据的背景噪声。
7、进一步地，基底光谱包括常温基底光谱和相变基底光谱；其中，常温基底光谱通过对室温状态下的透明基底使用波长为1µm的近红外线，波长为10µm的中红外线，波长为100µm的远红外进行扫描得到，相变基底光谱通过将透明基底加热到相变温度，使用波长为1µm的近红外线，波长为10µm的中红外线，波长为100µm的远红外进行扫描得到。
8、进一步地，通过用z-score标准化分别对常温光谱子数据库和相变光谱子数据库中的数据进行标准化处理，z-score标准化处理包括，，，；其中，z为标准化后输出的数据，无量纲；x为数据库中的数据，无量纲；μ为所有据库中数据的均值,无量纲；σ为数据的标准差，无量纲；m为数据库中数据集样本总数，无量纲；xi为数据库中第i个样本的数据值，无量纲。
9、进一步地，独立成分分析包括，分别对常温光谱子数据库和所述相变光谱子数据库进行如下操作，将近红外、中红外和远红外三组光谱数据组合成一个数据矩阵，其中每一行代表一个样本，每一列代表一个波长点；计算协方差矩阵，并进行特征分解；使用fastica算法找到独立成分。
10、进一步地，对比常温光谱和相变光谱的独立成分包括，使用快速傅里叶变换（fft）算法对常温光谱和相变光谱的每个独立成分进行傅里叶变换，将时域信号转换到频域；绘制常温和相变状态下的频谱图，通过对比常温频谱和相变频谱的频率域幅度和相位信息，查看频率成分的变化；将频谱中的异常变化，识别为指示材料特性变化或缺陷的频率成分。
11、进一步地，计算二氧化钒纳米薄膜的透射率和反射率包括，从光谱数据库中获取在不同波长下的透射率t和反射率r，并根据透射率t和反射率r计算得到折射率n和消光系数k；，，其中，r为反射率，t为透射率，n为折射率，k为消光系数，α为光吸收系数，λ为光的波长，d为薄膜的厚度，薄膜的厚度为50～70nm。
12、进一步地，拟合包括，通过洛伦兹模型对光谱数据库的对比子数据库中的数据和光学常数数据库中的数据进行拟合，首先对两个数据库中的数据进行预处理，然后使用洛伦兹模型对对比子数据库中的数据和光学常数数据进行拟合，获得光谱的异常峰值、折射率和消光系数的异常变化数据，从而得到表面缺陷结果。
13、本专利技术另一方面提供了一种杀菌纳米薄膜检测装置，该装置包括，预处理单元、光谱数据库构建单元、光学常数数据库构建单元以及拟合单元，其中，预处理单元被配置为，对二氧化钒纳米薄膜进行检测预处理，获得待检测样品；光谱数据库构建单元与预处理单元相连接，被配置为将待检测样品在常温状态和相变温度状态下进行扫描获得光谱数据，并构建光谱数据库；光学常数数据库构建单元与光谱数据库构建单元相连接，被配置为从光谱数据库中提取出二氧化钒纳米薄膜的透射率和反射率，并计算得到折射率和消光系数，将计算得到的数据存入光学常数数据库中；拟合单元与光学常数数据库构建单元相连接，被配置为对光谱数据库和光学常数数据库中的数据进行拟合得到二氧化钒纳米薄膜表面缺陷结果。
14、本专利技术再一方面提供了一种计算机设备，所述设备包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的杀菌纳米薄膜检测方法。
15、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
16、1、本专利技术通过利用二氧化钒的相变特性对二氧化钒纳米薄膜进行两次扫描，并对比两次扫描的结果实现了对二氧化钒纳米薄膜表面缺陷的精确识别。
17、2、本专利技术通过对二氧化钒纳米薄膜的光学特性的分析，通过三种特定波长的红外线对两种温度下的二氧化钒纳米薄膜进行扫描，并综合光学特性进行综合分析从而得到更准确地表面缺陷检测。提高了整体的检测精度。
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1.一种杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述方法包括，
2.根据权利要求1所述的杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述待检测样品通过将二氧化钒纳米薄膜均匀涂覆在透明基底上，所述透明基底为无铅玻璃。
3.根据权利要求1所述的杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述构建光谱数据库包括，
4.根据权利要求3所述的杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述近红外的波长为1µm；所述中红外的波长为10µm；所述远红外的波长为100µm，所述降噪处理包括，通过与基底光谱进行对比来移除光谱数据的背景噪声。
5.根据权利要求3所述的杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述独立成分分析包括，
6.根据权利要求3所述的杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述对比常温光谱和相变光谱的独立成分包括，
7.根据权利要求1所述的杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述计算二氧化钒纳米薄膜的透射率数据和反射率数据包括，从光谱数据库中获取在不同波长下的透射率T和反射率R，并根据透射率T和反射率R计算得到折射率n和消光系数k；
8.根据权利
9.一种杀菌纳米薄膜检测装置，所述装置包括，
10.一种计算机设备，其特征在于，所述设备包括：
...【技术特征摘要】
1.一种杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述方法包括，
2.根据权利要求1所述的杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述待检测样品通过将二氧化钒纳米薄膜均匀涂覆在透明基底上，所述透明基底为无铅玻璃。
3.根据权利要求1所述的杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述构建光谱数据库包括，
4.根据权利要求3所述的杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述近红外的波长为1µm；所述中红外的波长为10µm；所述远红外的波长为100µm，所述降噪处理包括，通过与基底光谱进行对比来移除光谱数据的背景噪声。
5.根据权利要求3所述的杀菌纳米薄膜检测方法，其特征在于，所述独立成分分析包括，
【专利技术属性】
技术研发人员：晏敏皓，朱运遥，任翼，宫旭东，曹建合，
申请(专利权)人：绵阳科技城新区特种材料产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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