CN102183463A

CN102183463A - 用于太赫兹光谱测量的样品承载装置及其使用方法

Info

Publication number: CN102183463A
Application number: CN 201110050929
Authority: CN
Inventors: 汪懋华; 李斌; 汪宁
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明提供一种用于太赫兹光谱测量的样品承载装置及其使用方法。一种用于太赫兹光谱测量的样品承载装置，其特征在于，所述样品承载装置为采用聚乙烯材料或者石英玻璃制成的长方体盒体；且所述长方体盒体为包括五个侧壁的无顶结构；所述长方体盒体的各侧壁厚度为1mm-1.5mm。采用本发明的技术方案，将待测样品导入本发明提供的太赫兹光谱测量的样品承载装置中，能够实现在太赫兹光谱的测量中对固体、液体或者气体的待测样品的准确测量，操作简单、实现方便，具有较强的适用性。

Description

用于太赫兹光谱测量的样品承载装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及光谱测量技术领域，尤其涉及一种用于太赫兹光谱测量的样品承载装置及其使用方法。

背景技术

太赫兹光谱(Terahertz，以下简称THz)作为光谱波段中尚未被深入开展应用研究的一个领域，是当前科技界创新技术研究的热点之一。它的频率处于0.1THz～10THz(1THz＝10¹²Hz)，在电磁波段中的位置介于红外和无线电波之间，是一种新的、有很多独特优点的辐射源。由于缺乏有效的太赫兹产生方法和检测手段，科学家对太赫兹光谱的性质了解有限。近些年，超快激光技术的迅速发展，为太赫兹脉冲的产生提供了稳定地激发光源，使太赫兹的产生和应用得到了蓬勃发展。太赫兹光谱技术已经在国防安全、通信、生物医学和化学等方面有了较多的研究和初步的应用。

太赫兹光子能量低，无辐射，可安全有效地进行非接触式无损探测，在实际中有着广阔的应用研究潜力和前景。利用太赫兹光谱进行样品测量时，将测量样品放在载物台上，可以进行透射式、反射式等方式测量。在透射测量实验中，由于所测的样品一般尺寸较大，太赫兹波无法直接穿透，所以需要对样品进行前处理：固体样品需要研磨成粉末状颗粒(通常情况下，直径适宜在微米或纳米级)，然后做压片处理；液体样品要尽量做成较薄的薄层；气体样品则要求均匀稳定地通过测量区域。但是，通常情况下，会遇到固体样品无法做压片处理，如含有结晶水、粘性较大、具有特殊物理化学性质等；或者液体样品不易固定成形；或者气体样品无法保证均匀稳定通过测量区域的时候，为太赫兹光谱测量的探测带来了一定的困难。

因此，亟需一种用于太赫兹光谱测量的样品承载装置。

发明内容

本发明提供一种用于太赫兹光谱测量的样品承载装置及其使用方法，用以解决现有技术中当固体样品无法做压片处理；或者液体样品不易固定成形；或者气体样品无法保证均匀稳定通过测量区域时，无法对样品进行太赫兹光谱测量的缺陷。

本发明提供一种用于太赫兹光谱测量的样品承载装置，所述样品承载装置为采用聚乙烯材料或者石英玻璃制成的长方体盒体；且所述长方体盒体为包括五个侧壁的无顶结构；所述长方体盒体的各侧壁厚度为1mm-1.5mm。

本发明还提供一种用于太赫兹光谱测量的样品承载装置的使用方法，包括如下步骤：

清洁样品承载装置；所述样品承载装置为采用聚乙烯材料或者石英玻璃制成的长方体盒体；且所述长方体盒体为包括五个侧壁的无顶结构；所述长方体盒体的各侧壁厚度为1mm-1.5mm。

将待测样品导入所述长方体盒体中，以准备进行太赫兹光谱的测量。

本发明的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置及其使用方法，所述样品承载装置为采用聚乙烯材料或者石英玻璃制成的长方体盒体；且所述长方体盒体为包括五个侧壁的无顶结构；所述长方体盒体的各侧壁厚度为1mm-1.5mm。使用时，通过清洁承载装置；并将待测样品导入所述长方体盒体中，以准备进行太赫兹光谱的测量。采用本发明的技术方案，将待测样品装入本发明提供的太赫兹光谱测量的承载装置中，能够实现在太赫兹光谱的测量中对固体、液体或者气体的待测样品的准确测量，操作简单、实现方便，具有较强的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置的结构示意图。

图2为采用本实施例的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置进行太赫兹光谱检测得到的频域透射曲线图。

图3为本发明实施例二提供的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置的使用方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置的结构示意图。如图1所示，本实施例的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置为采用聚乙烯(Polyethylene，以下简称PE)或者石英玻璃材料制成的长方体盒体1；该长方体盒体1为包括五个侧壁的无顶结构。也就是说该长方体盒体1的一个面为敞口2，利用该敞口2可以向该长方体盒体1中导入待测样品，以进行太赫兹光谱的测量。

由于简称PE材料或者石英玻璃无色透明，对太赫兹波谱均有较少吸收，于是选择它们来做承载用品装置的材料；同时保证长方体盒体1侧壁表面光滑，无任何纹理和摩擦痕迹，以免造成入射光线的漫发射，影响透射太赫兹光谱的测量。其中为了保证太赫兹光谱能够穿透此厚度样品；长方体盒体1的侧壁厚度范围为1mm-1.5mm。实际操作中，选取的长方体盒体1的厚度可以根据实际需要选取，例如可以为1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm或者1.5mm。也可以根据需求选择1mm-1.5mm之间的任意一个数值。

本实施例的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置，该样品承载装置为采用PE材料或者石英玻璃制成的长方体盒体；且该长方体盒体为包括五个侧壁的无顶结构，该长方体盒体的侧壁厚度为1mm-1.5mm。采用本实施例的技术方案，采用成本低廉的PE材料或者石英玻璃制作太赫兹光谱测量的承载装置，可以方便的解决太赫兹光谱测量中，部分样品不能直接做压片进行测量的难题，实现固体颗粒、液体、气体样品的有效测量。既方便了待测样品的承载，又实现了快速、准确的样品光谱测量与理化信息获取，在太赫兹光谱的测量方面有着广泛的应用价值，特别是在目前所进行的土壤重金属含量检测的土壤颗粒测量实验中，能有效地解决太赫兹光谱测量实验的瓶颈问题。本实施例的太赫兹光谱测量的承载装置，操作简单、实现方便，具有较强的适用性。

优选地，上述实施例中的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置，其中长方体盒体1的长的可选范围为30mm-80mm之间，宽的可选范围也为30mm-80mm之间。实际应用中，长和宽可以选取一样，也可以不一样。实际应用中，可以根据需要选择该长方体盒体1的长和宽的具体数值。

本实施例的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置在进行太赫兹光谱试验时，太赫兹光谱从长方体盒体1的长和宽所在的侧面上入射进入，从另一个长和宽所在的侧面射出。由于该长方体盒体1导入承载样品之后要供太赫兹光谱穿透，因此对该长方体盒体1的侧壁的高度有一定的要求，若高度太大，即其中承载的样品太厚，太赫兹光谱无法穿透；如果高度太小，即其中承载的样品太薄了，太赫兹光谱会在样品的前后面之间形成回波，无法准确测量。经实验证明，可选取长方体盒体1的高度为3mm-5.5mm。实际应用中，可以根据需要选择该长方体盒体1的高度的具体数值，例如可以为3mm、3.5mm、3.8mm、4mm或者4.5mm。

因此，由上述可知，该无顶结构的长方体盒体1应该是缺少一个长方体盒体1的高所在的侧壁。即如图1所示，敞口2的位置即为该长方体盒体1的其中一个高所在侧壁的位置。

需要说明的是，上述实施例中，长方体盒体1的各相邻侧壁之间采用环氧树脂胶粘合，对制成长方体盒体的PE或者石英玻璃均有着良好的粘合效果，同时可以耐强酸强碱，适应多种不同物理化学性质样品的测量。据此，固体颗粒样品、液体样品可以装载在太赫兹光谱测量的承载装置里，气体样品可以通过导管持续地通入用于太赫兹光谱测量的样品承载装置中，然后将太赫兹光谱测量的承载装置固定在测量平台上即可进行太赫兹光谱透射或反射实验。

图2为采用本实施例的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置进行太赫兹光谱检测得到的频域透射曲线图。如图2所示，本实施例中，采用上述实施例的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置承载氮气，然后运用太赫兹时域光谱设备对充满氮气环境的样品承载装置进行测试。然后再对空的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置进行测试，从而获取到图2所示的频域透射谱曲线。从图2中可以发现，该用于太赫兹光谱测量的样品承载装置本身对太赫兹光谱的吸收较少，可以用于进行太赫兹光谱测量中对待测样品的测试。

图3为本发明实施例二提供的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置的使用方法的流程图。如图3所示，本实施例的太赫兹光谱测量的承载装置的使用方法，具体可以包括如下步骤：

步骤100、清洁用于太赫兹光谱测量的样品承载装置；

其中该样品承载装置即为采用PE材料或者石英玻璃制成的长方体盒体；且该长方体盒体为包括五个侧壁的无顶结构，即包括上述图1所示的敞口2；该长方体盒体的各侧壁厚度为1mm-1.5mm。也就是上述实施例所述的用于太赫兹光谱测量的承载装置。

步骤101、将待测样品导入长方体盒体中，以准备进行太赫兹光谱的测量。

本实施例的用于太赫兹光谱测量的样品承载装置的使用方法，通过清洁承载装置；并将待测样品装入所述长方体盒体中，以准备进行太赫兹光谱的测量。采用本发明的技术方案，将待测样品装入本发明提供的太赫兹光谱测量的承载装置中，能够实现在太赫兹光谱的测量中对固体、液体或者气体的待测样品的准确测量，操作简单、实现方便，具有较强的适用性。

需要说明的是，当待测样品为固体颗粒时，将待测样品导入所述长方体盒体中，具体包括如下步骤：

将固体颗粒缓慢地从长方体盒体的敞口装入长方体盒体中，并在装入过程中缓缓抖动长方体盒体，使得固体颗粒在重力作用下自然压实，直到固体颗粒填至长方体盒体的五分之四以上。装入过程中切勿从顶部施加外力挤压，造成装入的固体颗粒分布不均匀，影响测量结果。

需要说明的是，当待测样品为液体时，将待测样品注入长方体盒体中，具体包括如下步骤：

从长方体盒体的敞口相对的底部开始缓缓注入液体，并在注入过程中缓慢抖动长方体盒体，以赶走液体中的气泡，直至液体充至长方体盒体的五分之四以上。

需要说明的是，当待测样品为气体时，将待测样品导入所述长方体盒体中，具体包括如下步骤：

从长方体盒体的敞口相对的底部开始通过导管缓缓导入气体，充气数分钟后再开始进行太赫兹光谱的测量，并在太赫兹光谱的测量的过程中，需要始终保持充气状态。

由于气体通常为无色气体，肉眼无法观察到气体是够填满长方体盒体，可以认为充气后数分钟，如5-20分钟后，就可以认为气体填满该长方体盒体，此时可以进行太赫兹光谱的测量实验。但是同时由于气体的流动性较强，为了保证实验的测量结果，在实验的过程中，需要始终保持该用于太赫兹光谱测量的样品承载装置即长方体盒体始终处于充气状态。

需要说明的是，上述实施例中的步骤100中的清洁承载装置，具体包括：去除长方体盒体内待测样品的残留及灰尘。

无论是待测样品为固体颗粒、液体或者气体，采用上述方法将待测样品装入用于太赫兹光谱测量的样品承载装置之后，将用于太赫兹光谱测量的样品承载装置装在太赫兹系统的测量平台上，并根据实际光路，调整整个测量平台的角度和高度，进行太赫兹透射或反射光谱的测量。需要说明的是，测量完每一个待测样品，需尽快将用于太赫兹光谱测量的样品承载装置中用酒精等溶剂进行擦拭、清理，保证其清洁，以免影响其它待测样品的准确测量。

为了保证样品承载装置的清洁以及太赫兹光谱实验的准确性，优选地，在太赫兹光谱实验前后均对样品承载装置进行清洁。

采用上述实施例的技术方案，能够方便的解决太赫兹光谱测量中，部分样品不能直接做压片进行测量的难题，实现固体颗粒、液体、气体样品的有效测量。既方便了待测样品的承载，又实现了快速、准确的样品光谱测量与理化信息获取，在太赫兹光谱的测量方面有着广泛的应用价值，特别是在目前所进行的土壤重金属含量检测的土壤颗粒测量实验中，能有效地解决太赫兹光谱测量实验的瓶颈问题。本实施例的技术方案，操作简单、实现方便，具有较强的适用性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种用于太赫兹光谱测量的样品承载装置，其特征在于，所述样品承载装置为采用聚乙烯材料或者石英玻璃制成的长方体盒体；且所述长方体盒体为包括五个侧壁的无顶结构；所述长方体盒体的各侧壁厚度为1mm-1.5mm。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述长方体盒体的长为30mm-80mm，宽为30mm-80mm，高为3mm-5.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述无顶结构为缺少一个所述长方体盒体的高所在的侧壁。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述长方体盒体的所述五个侧壁中两个相邻侧壁之间采用环氧树脂胶粘合。

5.一种用于太赫兹光谱测量的样品承载装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

清洁样品承载装置；所述样品承载装置为采用聚乙烯材料或者石英玻璃制成的长方体盒体；且所述长方体盒体为包括五个侧壁的无顶结构；所述长方体盒体的各侧壁厚度为1mm-1.5mm；

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述待测样品为固体颗粒时，将所述待测样品导入所述长方体盒体中，具体包括如下：

将固体颗粒填入所述长方体盒体中，并在填入过程中不断抖动所述长方体盒体，使得所述固体颗粒在重力作用下自然压实，直到固体颗粒填至所述长方体盒体的五分之四以上。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述待测样品为液体时，将所述待测样品导入所述长方体盒体中，具体包括如下：

从所述长方体盒体的底部开始注入液体，并在注入过程中抖动所述长方体盒体，以赶走液体中的气泡，直至液体充至所述长方体盒体的五分之四以上。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述待测样品为气体时，将所述待测样品导入所述长方体盒体中，具体包括如下步骤：

从所述长方体盒体的底部开始通过导管导入气体，充气数分钟后再开始进行太赫兹光谱的测量，并在太赫兹光谱的测量的过程中，需要始终保持充气状态。

9.根据权利要求5-8任一所述的方法，其特征在于，所述清洁样品承载装置，具体包括：去除所述长方体盒体内所述待测样品的残留及灰尘。