CN100422717C - 一种用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，用于低温变温多角度光学测量的样品支承，包括可旋转的支柱(1)和设在支柱(1)上用于固定样品的样品架(4)，所述低温恒温器还包括样品室(3)和向样品室(3)提供冷源的制冷装置，在所述样品室(3)的壁上设有相对位置可调节的由透明材料制成的光线的入射窗(2)和出射窗(5)，所述样品架(4)设在样品室(3)内。该恒温器由于具有制冷装置及相对位置可调节的入射窗和出射窗结构，可以用于低温变温条件下光学测量的样品支承，也可保证在不同的入射角方向上，入射光和反射光透过低温恒温器的窗口时分别与两个窗口的透明材料表面垂直，均不产生相移。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温恒温器，具体涉及一种用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，主要适用于低温变温多角度光学测量的样品支承。
背景技术
椭圆偏振光谱技术具有快速、灵敏度高和无损测量的特点，是近红外、可见和近紫外光区域研究固体材料，特别是薄膜材料的光学和介电性质的重要实验手段。材料随温度变化发生相变是材料科学的一个重要组成部分。掌握固体材料特别是磁性材料的低温特性，对理解其微观结构与宏观性质的相关性是至关重要的。当前具有巨磁电阻效应的磁性薄膜材料的相变是材料研究领域的一个前沿热点。因此，在磁性材料这个重要的研究领域内，就向椭圆偏振光谱技术的应用提出了一个基本要求：椭圆偏振光谱的测量必须是可改变温度的。不仅在磁性材料领域，可以预期，变温特别是低温的椭圆偏振术在凝聚态物理的各个领域的应用也将导致许多新的重要的发现。椭圆偏振术已从二十世纪七十年代的消光型为主发展到近代的光度型为主。这应归功于计算机技术的发展。虽然光度型椭圆偏振光谱仪已可用于固体微观电子结构的研究和超薄层膜生长的实时在线观测，但现有技术还没有低温椭圆偏振光谱测量的报道，也没有专门用于低温变温多角度光学测量的样品支承装置。现有技术椭圆偏振光谱仪的样品支承装置包括一个可调节空间位置的支柱，支柱上设有用于固定样品的样品架。然而现有技术样品支承装置不能满足在低温变温条件下对材料进行椭圆偏振光谱的研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，可以用于低温变温条件下光学测量的样品支承，尤其是在光度型椭圆偏振光谱仪工作过程中，在多个不同的入射角方向上把线偏振光投射到样品上进行测量时，可保证在不同的入射角方向上，入射的线偏振光和反射的椭圆偏振光透过低温恒温器的窗口时均不产生相移。
本发明采用的技术方案是，一种用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，包括可旋转的支柱和设在支柱上用于固定样品的样品架，所述低温恒温器还包括样品室和向样品室提供冷源的制冷装置，在所述样品室的壁上设有相对位置可调节的由透明材料制成的光线的入射窗和出射窗，所述样品架设在样品室内，所述样品室由一个双层同心圆筒构成，内层圆筒壁可沿外层圆筒壁转动，入射窗设在外层的圆筒壁上，出射窗设在内层圆筒壁上。使用光度型椭圆偏振光谱仪测定时，待测定的材料样品固定在样品架上，制冷装置提供的冷源使样品所处的样品室达到需要的温度，可通过转动支柱来调节入射光与样品的夹角，即入射角，当每次从一定的入射角方向上把线偏振光投射到样品上时，可调节样品室壁上的入射窗和出射窗的相对位置以避免光线发生相移。
与现有技术相比，本发明用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，由于具有制冷装置及相对位置可调节的入射窗和出射窗结构，可以用于低温变温条件下光学测量的样品支承，尤其是在光度型椭圆偏振光谱仪工作过程中，在多个不同的入射角方向上把线偏振光投射到样品上进行测量时，可保证在不同的入射角方向上，入射的线偏振光和反射的椭圆偏振光透过低温恒温器的窗口时分别与两个窗口的透明材料表面垂直，均不产生相移。
附图说明
图1是本发明用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，包括可旋转的支柱1和设在支柱1上用于固定样品的样品架4，低温恒温器还包括样品室3和向样品室3提供冷源的制冷装置，在样品室3的壁上设有相对位置可调节的由石英材料制成的光线的入射窗2和出射窗5，样品架4设在样品室3内。使用光度型椭圆偏振光谱仪测定时，待测定的材料样品固定在样品架上，制冷装置提供的冷源使样品所处的样品室达到需要的温度，每次从一定的入射角方向上把线偏振光投射到样品上时，可调节样品室壁上的入射窗和出射窗的相对位置以避免光线发生相移。
上述入射窗2和出射窗5相对位置移动可以这样的结构实现，样品室3由一个双层同心圆筒构成，内层圆筒壁可沿外层圆筒壁转动，入射窗2设在外层的圆筒壁上，出射窗5设在内层圆筒壁上。
为了获得更好的技术效果，上述用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，制冷装置可以为低温液体制冷器，所述低温液体制冷器包括内胆11、外胆8、分别与内胆11相通的输入管9和排气管10，在内胆11底部设有与样品架4相接的控温室6，在控温室6内设有活塞7，在活塞7上设有活塞杆12，在所述活塞7与控温室6的壁之间有随活塞7上下移动能调节液体或气体流量的间隙；在控温室6上设有电热丝13。应用时，可向内胆11中输入液态氮或液态氦等致冷物质，调节活塞7以控制向控温室6输入致冷物质的流量，从而达到调节样品室3的温度，这就可以使样品室3在低于300K以下温度范围调节温度并恒温；同时也可使用电热丝13以更加主动有效地调节样品室3的温度。
上述制冷装置还可以是固体制冷器或封闭循环冷头制冷器，制冷器的冷头与样品架4连接，总之，制冷装置无论是何种制冷器，只要能使样品室致冷即可。
上述恒温器还可包括调节样品架4位置调位器15，调位器15设在一支架上，恒温器的其他部分整体悬挂在调位器15下。这样可以根据测定的需要较大范围地调节样品架的位置，调位器15可在多个方向上调节样品架的位置。调位器15可以是珠海德吉仪器有限公司生产的型号为RAP-I的光度型椭圆偏振光谱仪所配的样品架调位器。
上述用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，可将内胆11与样品架4及支柱1连为一体，在内胆11上设有手轮14，当转动手轮14时，内胆11和样品架4及支柱1可绕双层同心圆筒样品室的轴线旋转。这样才可在改变入射光的入射角时，保证入射光在样品上的位置尽可能小的变化，以提高测定值的可比性。
Claims (6)
1. 一种用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，包括可旋转的支柱(1)和设在支柱(1)上用于固定样品的样品架(4)，其特征在于，所述低温恒温器还包括样品室(3)和向样品室(3)提供冷源的制冷装置，在所述样品室(3)的壁上设有相对位置可调节的由透明材料制成的光线的入射窗(2)和出射窗(5)，所述样品架(4)设在样品室(3)内，所述样品室(3)由一个双层同心圆筒构成，内层圆筒壁可沿外层圆筒壁转动，入射窗(2)设在外层的圆筒壁上，出射窗(5)设在内层圆筒壁上。
2. 根据权利要求1所述用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，其特征在于，所述制冷装置为低温液体制冷器，所述低温液体制冷器包括内胆(11)、外胆(8)、分别与内胆(11)相通的输入管(9)和排气管(10)，在内胆(11)底部设有与样品架(4)相接的控温室(6)，在控温室(6)内设有活塞(7)，在活塞(7)上设有活塞杆(12)，在所述活塞(7)与控温室(6)的壁之间有随活塞(7)上下移动能调节液体或气体流量的间隙；在控温室(6)上设有电热丝(13)。
3. 根据权利要求1所述用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，其特征在于，所述制冷装置为固体制冷器，制冷器的冷头与样品架(4)连接。
4. 根据权利要求1所述用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，其特征在于，所述制冷装置为封闭循环冷头制冷器，所述制冷器的冷头与样品架(4)连接。
5. 根据权利要求1所述的用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，其特征在于，所述恒温器还包括调位器(15)，所述调位器(15)设在一支架上，恒温器的其他部分整体悬挂在调位器(15)下。
6. 根据权利要求2所述用于椭圆偏振光谱测量的光学低温恒温器，其特征在于，所述内胆(11)与样品架(4)及支柱(1)连为一体，在所述内胆(11)上设有手轮(14)，当转动手轮(14)时，内胆(11)和样品架(4)及支柱(1)可绕双层同心圆筒样品室的轴线旋转。
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