吸收譜的切換式測試系統(tǒng)的太赫茲光路中時得到的樣品信號，找到樣品信號二次回波時的光程調(diào)節(jié)臺位置，然后以此位置為基準(zhǔn)將光程調(diào)節(jié)臺適當(dāng)右移，例如，將光程差增大5ps，得到光程調(diào)節(jié)臺的終止位置；
[0090]根據(jù)預(yù)期的時域譜時間分辨率，乘以光速作為光程調(diào)節(jié)臺的移動步長。
[0091]在上述光程移動、轉(zhuǎn)盤切換過程中，鎖相放大器自身會不間斷地采樣、鎖相。盡管移動、切換的過渡時間在整個采樣周期中所占的比例很小，但仍然會干擾鎖相放大器的信號鎖定，對鎖相放大器輸出信號的穩(wěn)定性造成干擾、失真。因此，測試過程中，不僅要求TDS系統(tǒng)各部件按本發(fā)明提供的上述流程協(xié)調(diào)動作，而且還要求各部件的參數(shù)設(shè)置要相互協(xié)調(diào)。因此，優(yōu)選地，為了協(xié)調(diào)光程調(diào)節(jié)臺、轉(zhuǎn)盤、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集計算機等各部件之間的動作順序，步驟S2還包括:預(yù)先設(shè)定樣品架的電機轉(zhuǎn)速，使得轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)過程中樣品孔到參考孔的切換時間為T1，參考孔到樣品孔的切換時間為T2;并預(yù)先設(shè)置發(fā)射器的方波偏置電壓周期為Tb，飛秒激光器的激光脈沖重復(fù)周期為?；，鎖相放大器時間常數(shù)為Tp，且令上述時間和周期的取值與光程調(diào)節(jié)臺的步進周期Ts之間滿足以下關(guān)系:
[0092]Ts= T !+T2 (I)
[0093]Min(T1J2)SXrb (2)
[0094]Tb?Tr (3)
[0095]由于增大Tp等價于降低鎖相放大器的低通濾波器截止頻率，有助于獲得更好的信噪比，但同時會導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集遲緩。因此，為保證數(shù)據(jù)采集速率能及時跟隨樣品孔和參考孔的切換，鎖相放大器時間常數(shù)Tp應(yīng)保證:
[0096]TpOMinCT1, T2) (4)其中，MinCT1, T2)表示！\和 T2:者的最小值。
[0097]顯然，當(dāng)轉(zhuǎn)盤上的樣品孔和參考孔在以轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸為中心的同一圓周上對稱設(shè)置時，即樣品盤的雙孔切換周期是T1= T2= T J寸，需要滿足的條件(1)、(2)、(4)簡化為:
[0098]Ts= 2Te (5)
[0099]Te?Tb (6)
[0100]Tp〈3Te (7)
[0101]圖7所示為當(dāng)采用具有對稱設(shè)置的樣品孔和參考孔的轉(zhuǎn)盤時，本發(fā)明實施例提供的太赫茲吸收譜的切換式測試系統(tǒng)各部件參數(shù)及信號時序關(guān)系圖，由圖7可看到,T1= T2 =Te, Ts= 2T e，Te?Tb, Tb?I；。按上述關(guān)系式設(shè)置各部件參數(shù)，其特點是能夠降低頻繁切換對鎖相放大器的干擾，獲得最大的信噪比。
[0102]上述方案中，提供了一種可轉(zhuǎn)動的太赫茲吸收譜的測試樣品架，用于太赫茲吸收譜測試系統(tǒng)中，結(jié)合切換式測試流程，可以通過轉(zhuǎn)動樣品架上的轉(zhuǎn)盤使樣品孔和參考孔交替地通過太赫茲光路，并通過協(xié)調(diào)設(shè)置系統(tǒng)各部件的運行參數(shù)，即可交替地測取參考時域譜、樣品時域譜上各點，最后拼接成完整的參考時域譜和樣品時域譜。由于參考時域譜和樣品時域譜是同步交叉測得的，對應(yīng)點之間的時間間隔非常短暫，因此，當(dāng)太赫茲波強度起伏時兩者將同步起伏，這樣，在后續(xù)包含除法在內(nèi)的吸收譜計算中，太赫茲波起伏的影響會在一定程度上被抵消，從而改善了吸收譜的重復(fù)性，提高了一致性，測量結(jié)果更為準(zhǔn)確。
[0103]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種太赫茲吸收譜的測試樣品架，其特征在于，包括可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤開有大小一致的樣品孔和參考孔，所述樣品孔和參考孔中心均位于以所述轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸為中心的同一圓周上；所述樣品孔用于放置待測試的樣品。
2.如權(quán)利要求1所述的太赫茲吸收譜的測試樣品架，其特征在于，所述測試樣品架還包括可升降支座和步進電機； 所述可升降支座具有一個高度可調(diào)節(jié)的支座平臺； 所述步進電機設(shè)置于所述可升降支座的支座平臺上，所述步進電機具有一可旋轉(zhuǎn)的輸出軸； 所述轉(zhuǎn)盤的中心具有一與所述步進電機的輸出軸的截面形狀一致的開孔，所述步進電機的輸出軸嵌套于所述轉(zhuǎn)盤的中心開孔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)盤與所述步進電機的輸出軸固定連接，所述轉(zhuǎn)盤能以該輸出軸為中心隨所述步進電機的輸出軸作旋轉(zhuǎn)運動。
3.如權(quán)利要求2所述的太赫茲吸收譜的測試樣品架，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤上的樣品孔和參考孔在以所述轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸為中心的同一圓周上對稱設(shè)置。
4.一種太赫茲吸收譜的切換式測試系統(tǒng)，包括:飛秒激光器、分光鏡、發(fā)射器、兩個離軸拋物面鏡、樣品架、光程調(diào)節(jié)臺、反射鏡、探測器、鎖相放大器和計算機，其特征在于，所述樣品架為權(quán)利要求2或3所述的太赫茲吸收譜的測試樣品架，且所述樣品架的轉(zhuǎn)盤位置設(shè)置為:所述轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)過程中，所述發(fā)射器發(fā)出的太赫茲波經(jīng)所述離軸拋物面鏡匯聚后的光束剛好穿過所述樣品孔和參考孔所處圓周上。
5.如權(quán)利要求4所述的太赫茲吸收譜的切換式測試系統(tǒng)，其特征在于，所述光程調(diào)節(jié)臺的步進周期Ts，所述轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)過程中樣品孔到參考孔的切換時間T1，參考孔到樣品孔的切換時間T2，發(fā)射器的方波偏置電壓周期Tb，飛秒激光器的激光脈沖重復(fù)周期?；，鎖相放大器時間常數(shù)Tp之間滿足以下關(guān)系: Ts=IVT2 Min(T1J2)ATb Tb?Tr TpOMin(T1J2) 其中，MinCT1, T2)表示1\和T 2二者的最小值。
6.如權(quán)利要求5所述的太赫茲吸收譜的切換式測試系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖相放大器時間常數(shù)Tp之取值為滿足條件T p〈3Min (T1, T2)的最大值。
7.一種太赫茲吸收譜的切換式測試方法，其特征在于，包括步驟: 51:設(shè)置權(quán)利要求5所述的太赫茲吸收譜的切換式測試系統(tǒng)，并將待測試的樣品放于所述樣品孔內(nèi)； 52:預(yù)先設(shè)定光程調(diào)節(jié)臺的起始位置、終止位置和移動步長； 53:將所述光程調(diào)節(jié)臺置于起始位置，令N = I ; S4:轉(zhuǎn)動所述樣品架的轉(zhuǎn)盤，將參考孔置于所述太赫茲吸收譜的切換式測試系統(tǒng)的太赫茲光路中，讀取當(dāng)前鎖相放大器的輸出信號，并將其保存為參考時域譜的第N個數(shù)據(jù)點； S5:轉(zhuǎn)動所述樣品架的轉(zhuǎn)盤，將樣品孔置于所述太赫茲吸收譜的切換式測試系統(tǒng)的太赫茲光路中，讀取當(dāng)前鎖相放大器的輸出信號，并將其保存為樣品時域譜的第N個數(shù)據(jù)點； S6:判斷當(dāng)前光程調(diào)節(jié)臺是否到達預(yù)先設(shè)定的終止位置，若是，則分別根據(jù)保存的參考時域譜的所有數(shù)據(jù)點和樣品時域譜的所有數(shù)據(jù)點得到參考時域譜和樣品時域譜，計算出當(dāng)前待測試的樣品在頻域中的太赫茲吸收譜，結(jié)束測試流程；否則，將光程調(diào)節(jié)臺按照預(yù)先設(shè)定的移動步長移動一步，令N = N+1并返回執(zhí)行S4。
8.如權(quán)利要求7所述的太赫茲吸收譜的切換式測試方法，其特征在于，所述S2中預(yù)先設(shè)定光程調(diào)節(jié)臺的起始位置、終止位置和步長的方法為: 以一預(yù)定步長掃描當(dāng)參考孔置于所述太赫茲吸收譜的切換式測試系統(tǒng)的太赫茲光路中時得到的參考信號，找到使參考信號取最大值時的光程調(diào)節(jié)臺位置，然后以此位置為基準(zhǔn)將所述光程調(diào)節(jié)臺的光程差減小5ps，得到光程調(diào)節(jié)臺的起始位置； 以一預(yù)定步長掃描當(dāng)樣品孔置于所述太赫茲吸收譜的切換式測試系統(tǒng)的太赫茲光路中時得到的樣品信號，找到樣品信號二次回波時的光程調(diào)節(jié)臺位置，然后以此位置為基準(zhǔn)將所述光程調(diào)節(jié)臺的光程差增大5ps，得到光程調(diào)節(jié)臺的終止位置； 根據(jù)預(yù)期的時域譜時間分辨率，乘以光速作為光程調(diào)節(jié)臺的移動步長。
9.如權(quán)利要求8所述的太赫茲吸收譜的切換式測試方法，其特征在于，所述步驟S2還包括:預(yù)先設(shè)定所述樣品架的電機轉(zhuǎn)速，使得所述轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)過程中樣品孔到參考孔的切換時間為T1，參考孔到樣品孔的切換時間為T2;并預(yù)先設(shè)置發(fā)射器的方波偏置電壓周期為T b，飛秒激光器的激光脈沖重復(fù)周期為?；，鎖相放大器時間常數(shù)為Tp，且上述時間和周期的取值與光程調(diào)節(jié)臺的步進周期Ts之間滿足關(guān)系: Ts=IVT2 Min(T1J2)ATbTb?TrTpOMin(T1J2) 其中，MinCT1, T2)表示1\和T 2二者的最小值。
10.如權(quán)利要求9所述的太赫茲吸收譜的切換式測試系統(tǒng)，其特征在于，所述鎖相放大器時間常數(shù)Tp取值為滿足條件T p〈3Min (T1, T2)的最大值。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種太赫茲吸收譜的測試樣品架、切換式測試系統(tǒng)和測試方法。用于解決現(xiàn)有的太赫茲吸收譜測量方法所存在的由于太赫茲波強度的起伏造成測試所得的樣品吸收譜的重復(fù)性、一致性差的問題。本發(fā)明提供的測試樣品架包括可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤開有大小一致的樣品孔和參考孔，樣品孔和參考孔中心均位于以轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸為中心的同一圓周上；所述樣品孔用于放置待測試的樣品。上述測試樣品架用于太赫茲吸收譜測試系統(tǒng)中，結(jié)合切換式測試流程，可以通過轉(zhuǎn)動樣品架上的轉(zhuǎn)盤，交替地測取參考時域譜、樣品時域譜上各點，由于參考時域譜和樣品時域譜同步交叉測得，太赫茲波起伏的影響會在一定程度上被抵消，改善了吸收譜的重復(fù)性，提高了一致性。
【IPC分類】G01N21-3586, G01N21-01
【公開號】CN104614315
【申請?zhí)枴緾N201510023233
【發(fā)明人】張朝暉, 趙小燕, 張?zhí)靾? 張寒
【申請人】北京科技大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月16日