CN104614315A - 太赫兹吸收谱的测试样品架、切换式测试系统和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太赫兹吸收谱的测试样品架、切换式测试系统和测试方法。用于解决现有的太赫兹吸收谱测量方法所存在的由于太赫兹波强度的起伏造成测试所得的样品吸收谱的重复性、一致性差的问题。本发明提供的测试样品架包括可旋转的转盘，所述转盘开有大小一致的样品孔和参考孔，样品孔和参考孔中心均位于以转盘的旋转轴为中心的同一圆周上；所述样品孔用于放置待测试的样品。上述测试样品架用于太赫兹吸收谱测试系统中，结合切换式测试流程，可以通过转动样品架上的转盘，交替地测取参考时域谱、样品时域谱上各点，由于参考时域谱和样品时域谱同步交叉测得，太赫兹波起伏的影响会在一定程度上被抵消，改善了吸收谱的重复性，提高了一致性。

Description

太赫兹吸收谱的测试样品架、切换式测试系统和测试方法

技术领域

本发明涉及光电测量领域，特别是指一种太赫兹吸收谱的测试样品架、切换式测试系统和测试方法。

背景技术

近年来太赫兹技术快速发展，在安全检测、航空航天、生命科学、化学等领域应用日趋广泛。

目前的太赫兹时域谱仪(THz TDS)的结构是由Bell实验室D.H.Auston等人于1984年首先采用的。图1为现有的太赫兹时域光谱仪的光路结构示意图，如图1中所示，现有的太赫兹时域光谱仪由飞秒激光器1、分光镜2、发射器3、2个离轴抛物面镜4、测试样品5、光程调节台6、反射镜7、探测器8、锁相放大器9、计算机10等组成，实际上测试样品5被放置在样品架(图1中未示出)上。飞秒激光器1发出的激光束经分光镜2分成两束：其一束作为泵浦激光脉冲打击发射器3后激发出太赫兹波，太赫兹波经离轴抛物面镜4准直后照射到测试样品5上，穿过测试样品5后的太赫兹波经另一离轴抛物面镜4会聚到探测器8；飞秒激光器1发出的另一束激光作为探测激光脉冲，经光程调节台6、反射镜7投射到探测器8上。在探测器8中，探测激光脉冲在太赫兹波的调制下转换成电信号，这个反映太赫兹波电场强度的电信号经锁相放大器9提高信噪比后，被采集到计算机10内。

目前国内也有部分对太赫兹吸收谱测量方式的改进方案。申请号为201110050929.1，发明名称为《用于太赫兹光谱测量的样品承载装置及其使用方法》的文献中提出采用聚乙烯制备的样品盒，由于此材料的太赫兹吸收很少，可以作为样品容器，放置固体、液体或气体样品。

申请号为201220576555.7，发明名称为《一种用于太赫兹光谱测试的样品承载装置》的文献中提出了一套包含弹簧片的夹板系统，能够方便地安放片状样品，能够保证光路垂直投射到样品表面上。

申请号为201210373275.0，发明名称为《高速太赫兹波调制装置及其方法》的文献中阐述了一种半柱形高阻硅、平面透镜及反射薄膜组成的调制装置。

申请号为201010291976.0，发明名称为《透射式不依赖参考光的太赫兹光谱分析方法》的文献中提出不使用参考信号所包含的信息，仅对样品信号相位谱求取二阶导数，这能够粗略反映一些峰值的位置点，对不太精确的定性分析是适用的。

目前，太赫兹吸收谱的传统测试方法包括两个阶段：(1)人工或自动移动样品架，将样品放入太赫兹光路中，然后用太赫兹时域谱仪扫描各时域点，获得完整的样品时域谱。(2)人工或自动移动样品架，将样品移出太赫兹光路，然后用太赫兹时域谱仪扫描各时域点，获得完整的参考时域谱。完成上述两阶段测试、测得两列时域谱后，对时域谱进行傅立叶变换、除法对比等一系列信号处理，计算出样品在频域中的太赫兹吸收谱。但是，这种测试方法存在着一些问题，即无论样品时域谱还是参考时域谱，扫描测试一遍都将花费数分钟时间，其间，受密闭样品室内压力、温度、湿度、光程定位的准确性、激光强度漂移等因素影响，在长时段的测试过程中，太赫兹波强度经常出现起伏，这样，参考时域谱在一定程度上就丧失了可比性和参考价值，最终导致样品吸收谱的重复性、一致性变差，甚至出现不合理的负值。

上述专利文献虽然均涉及到太赫兹测试中的样品装置，但是，前三条专利文献中提出的方案都不是为了解决太赫兹波强度起伏的问题，第四条专利回避了太赫兹波强度起伏的问题且所得到的结果失去了一定的精度。事实上，太赫兹波强度起伏的原因很多，例如样品室抽真空或氮气吹扫压力的变化导致透镜的应力变形，样品室内水分、温度的变化，光程调节台位置的精确重复性，泵浦激光束、探测激光束强度的漂移等等。目前来看，这些因素还无法被识别确认，更无法被精确控制。现有技术中也没有提出能够解决由于测试过程中太赫兹波强度起伏所造成的测量结果不够准确的问题的有效方案，因此，有必要通过完善测试方法、改进测试系统相关部件结构等措施来克服这些问题。

发明内容

为了解决现有的太赫兹吸收谱测量方法是参考时域谱、样品时域谱分别独立测取，这样长时段测试过程中由于太赫兹波强度的起伏造成测试所得的样品吸收谱的重复性、一致性变差，甚至出现不合理的负值的问题，本发明提供一种太赫兹吸收谱的测试样品架、切换式测试系统和测试方法，改进了太赫兹时域谱测试系统中的有关部件的结构，并相应地改变了测试方法，可以减少测试过程中太赫兹波强度起伏对太赫兹吸收谱的影响。

本发明提供的一种太赫兹吸收谱的测试样品架，包括可旋转的转盘，所述转盘开有大小一致的样品孔和参考孔，所述样品孔和参考孔中心均位于以所述转盘的旋转轴为中心的同一圆周上；所述样品孔用于放置待测试的样品。

其中，所述测试样品架还包括可升降支座和步进电机；所述可升降支座具有一个高度可调节的支座平台；所述步进电机设置于所述可升降支座的支座平台上，所述步进电机具有一可旋转的输出轴；所述转盘的中心具有一与所述步进电机的输出轴的截面形状一致的开孔，所述步进电机的输出轴嵌套于所述转盘的中心开孔内，所述转盘与所述步进电机的输出轴固定连接，所述转盘能以该输出轴为中心随所述步进电机的输出轴作旋转运动。

其中，所述转盘上的样品孔和参考孔在以所述转盘的旋转轴为中心的同一圆周上对称设置。

本发明提供的一种太赫兹吸收谱的切换式测试系统，包括：飞秒激光器、分光镜、发射器、两个离轴抛物面镜、样品架、光程调节台、反射镜、探测器、锁相放大器和计算机，其中，所述样品架为上述太赫兹吸收谱的测试样品架，且所述样品架的转盘位置设置为：所述转盘旋转过程中，所述发射器发出的太赫兹波经所述离轴抛物面镜汇聚后的光束刚好穿过所述样品孔和参考孔所处圆周上。

其中，所述光程调节台的步进周期T_S，所述转盘旋转过程中样品孔到参考孔的切换时间T₁，参考孔到样品孔的切换时间T₂，发射器的方波偏置电压周期T_b，飞秒激光器的激光脉冲重复周期T_r，锁相放大器时间常数T_p之间满足以下关系：

T_S＝T₁+T₂

Min(T₁,T₂)>>T_b

T_b>>T_r

T_p<3Min(T₁,T₂)

其中，Min(T₁,T₂)表示T₁和T₂二者的最小值。

其中，所述锁相放大器时间常数T_p之取值为满足条件T_p<3Min(T₁,T₂)的最大值。

本发明还提供一种太赫兹吸收谱的切换式测试方法，包括步骤：

S1：设置权利要求5所述的太赫兹吸收谱的切换式测试系统，并将待测试的样品放于所述样品孔内；

S2：预先设定光程调节台的起始位置、终止位置和移动步长；

S3：将所述光程调节台置于起始位置，令N＝1；

S4：转动所述样品架的转盘，将参考孔置于所述太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中，读取当前锁相放大器的输出信号，并将其保存为参考时域谱的第N个数据点；

S5：转动所述样品架的转盘，将样品孔置于所述太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中，读取当前锁相放大器的输出信号，并将其保存为样品时域谱的第N个数据点；

S6：判断当前光程调节台是否到达预先设定的终止位置，若是，则分别根据保存的参考时域谱的所有数据点和样品时域谱的所有数据点得到参考时域谱和样品时域谱，计算出当前待测试的样品在频域中的太赫兹吸收谱，结束测试流程；否则，将光程调节台按照预先设定的移动步长移动一步，令N＝N+1并返回执行S4。

其中，所述S2中预先设定光程调节台的起始位置、终止位置和步长的方法为：

以一预定步长扫描当参考孔置于所述太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中时得到的参考信号，找到使参考信号取最大值时的光程调节台位置，然后以此位置为基准将所述光程调节台的光程差减小5ps，得到光程调节台的起始位置；

以一预定步长扫描当样品孔置于所述太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中时得到的样品信号，找到样品信号二次回波时的光程调节台位置，然后以此位置为基准将所述光程调节台的光程差增大5ps，得到光程调节台的终止位置；

根据预期的时域谱时间分辨率，乘以光速作为光程调节台的移动步长。

其中，所述步骤S2还包括：预先设定所述样品架的电机转速，使得所述转盘旋转过程中样品孔到参考孔的切换时间为T₁，参考孔到样品孔的切换时间为T₂；并预先设置发射器的方波偏置电压周期为T_b，飞秒激光器的激光脉冲重复周期为T_r，锁相放大器时间常数为T_p，且上述时间和周期的取值与光程调节台的步进周期T_S之间满足关系：

T_S＝T₁+T₂

Min(T₁,T₂)>>T_b

T_b>>T_r

T_p<3Min(T₁,T₂)

其中，Min(T₁,T₂)表示T₁和T₂二者的最小值。

其中，所述锁相放大器时间常数T_p取值为满足条件T_p<3Min(T₁,T₂)的最大值。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，提供了一种可转动的太赫兹吸收谱的测试样品架，用于太赫兹吸收谱测试系统中，结合切换式测试流程，可以通过转动样品架上的转盘使样品孔和参考孔交替地通过太赫兹光路，并通过协调设置系统各部件的运行参数，即可交替地测取参考时域谱、样品时域谱上各点，最后拼接成完整的参考时域谱和样品时域谱。由于参考时域谱和样品时域谱是同步交叉测得的，对应点之间的时间间隔非常短暂，因此，当太赫兹波强度起伏时两者将同步起伏，这样，在后续包含除法在内的吸收谱计算中，太赫兹波起伏的影响会在一定程度上被抵消，从而改善了吸收谱的重复性，提高了一致性，测量结果更为准确。

附图说明

图1为现有的太赫兹时域光谱仪的光路结构示意图；

图2为本发明实施例提供的测试样品架上的转盘的正视图；

图3为本发明实施例提供的太赫兹吸收谱的测试样品架的优选实施结构示意图；

图4为本发明实施例提供的测试样品架上的转盘的优选实时结构示意图；

图5为本发明实施例提供的太赫兹吸收谱的切换式测试系统的测试方法流程图；

图6为交叉测取所得的参考时域谱、样品时域谱示意图；

图7为当采用具有对称设置的样品孔和参考孔的转盘时，本发明实施例提供的太赫兹吸收谱的切换式测试系统各部件参数及信号时序关系图。

[主要附图标记说明]

1、飞秒激光器；

2、分光镜；

3、发射器；

4、离轴抛物面镜；

5、测试样品；

6、光程调节台；

7、反射镜；

8、探测器；

9、锁相放大器；

10、计算机；

21、样品孔；

22、参考孔；

23、圆周；

31、转盘；

32、可升降支座；

33、步进电机；

34、支座平台；

35、步进电机的输出轴；

36、转盘的中心开孔；

41、样品孔；

42、参考孔；

43、圆周。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

在传统测试流程中，当扫描一条时域谱时，样品架是固定不动的。为解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种太赫兹吸收谱的测试样品架，包括可旋转的转盘，所述转盘上开有大小一致的样品孔和参考孔，如图2所示为本发明实施例提供的测试样品架上的转盘的正视图，如图2中所示，样品孔21和参考孔22的中心均位于以转盘的旋转轴(图2中显示为O点)为中心的同一圆周23上；样品孔21用于放置待测试的样品。这样，将该样品架用于太赫兹吸收谱测试系统中，即可通过旋转该样品架的转盘，实现将参考孔、样品孔交替置于太赫兹光路中的目的，在其他部件配合下在短时间间隔内交替地测得参考时域谱和样品时域谱。

图3为本发明实施例提供的太赫兹吸收谱的测试样品架的优选实施结构示意图，如图3中所示，除转盘31外，测试样品架还包括可升降支座32和步进电机33。其中，可升降支座32具有一个高度可调节的支座平台34；步进电机33设置于可升降支座32的支座平台34上，步进电机33具有一可旋转的输出轴35。转盘31的中心具有一与步进电机33的输出轴35的截面形状一致的开孔36，步进电机33的输出轴35嵌套于转盘31的中心开孔36内，转盘31与步进电机33的输出轴35固定连接，转盘31能以该输出轴35为中心随步进电机33的输出轴35作旋转运动。支座平台34的高度可以升降，以便在测试前调整样品孔的中心位置恰好处在太赫兹光路中心；步进电机33驱动转盘31，以便在太赫兹光路中交替出现“参考孔”和“样品孔”。这里，“参考孔”是无任何遮挡的孔，用于记录入射太赫兹波的强度。

图4为本发明实施例提供的测试样品架上的转盘的优选实时结构示意图，转盘上的样品孔41和参考孔42在以转盘的旋转轴为中心的同一圆周43上对称设置，使得转动过程更平稳。

优选地，本发明提供的太赫兹吸收谱的测试样品架上的转盘为圆形，样品孔和参考孔为圆形，即转盘为开有对称双孔的薄圆盘。

本发明实施例还提供一种太赫兹吸收谱的切换式测试系统，包括：飞秒激光器、分光镜、发射器、两个离轴抛物面镜、样品架、光程调节台、反射镜、探测器、锁相放大器、计算机和样品架，该测试系统的光路结构和图1中现有的太赫兹时域光谱仪的光路结构一致，唯一的区别在于其中用于放置测试样品的样品架采用本发明实施例提供的太赫兹吸收谱的测试样品架，即该样品架包括可旋转的转盘，转盘开有大小一致的样品孔和参考孔，样品孔和参考孔中心均位于以转盘的旋转轴为中心的同一圆周上；样品孔内放置待测试的样品，参考孔内不放置任何物品。样品架的转盘位置设置标准为：转盘旋转过程中，发射器发出的太赫兹波经一个离轴抛物面镜汇聚后的光束刚好穿过样品孔和参考孔所处圆周上，即：转盘在旋转过程中样品孔和参考孔会交替处于该太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路上。此外，该系统中的测试样品架还包括可升降支座和步进电机；可升降支座具有一个高度可调节的支座平台；步进电机设置于可升降支座的支座平台上，步进电机具有一可旋转的输出轴；转盘的中心具有一与步进电机的输出轴截面形状一致的开孔，步进电机的输出轴嵌套于转盘的中心开孔内，转盘与步进电机的输出轴固定连接；步进电机还与计算机连接，在计算机的控制下转动输出轴，转盘能以该输出轴为中心随步进电机的输出轴作旋转运动。在测试过程中，由计算机程序控制步进电机转动，带动转盘上的参考孔、样品孔交替置于太赫兹光路中，从而能够交替地测得不同光程调节台位置处的参考信号、样品信号。

图5为本发明实施例提供的太赫兹吸收谱的切换式测试系统的测试方法流程图，该方法包括步骤：

S1：设置本发明实施例提供的上述太赫兹吸收谱的切换式测试系统，并将待测试的样品放于样品架转盘的样品孔内；

S2：预先设定光程调节台的起始位置、终止位置和移动步长；

S3：将光程调节台置于起始位置，令N＝1；

S4：转动样品架的转盘，将参考孔置于太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中，读取当前锁相放大器的输出信号，并将其保存为参考时域谱的第N个数据点；

S5：转动样品架的转盘，将样品孔置于太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中，读取当前锁相放大器的输出信号，并将其保存为样品时域谱的第N个数据点；

S6：判断当前光程调节台是否到达预先设定的终止位置，若是，结束测试流程，后续可分别根据保存的参考时域谱的所有数据点和样品时域谱的所有数据点得到参考时域谱和样品时域谱，计算出当前待测试的样品在频域中的太赫兹吸收谱；否则，执行S7。

S7：将光程调节台按照预先设定的移动步长移动一步，令N＝N+1，返回执行S4。具体地，计算机软件记录光程调节台所移动的总步数，判断是否到达终止位置，即判断是否达到时域谱的总长度，若尚未达到，将光程调节台移动一个移动步长，即将泵浦激光脉冲、探测激光脉冲之间的光程差增加两个步长，然后回到S4继续测取时域谱的下一个点。

可见，本发明提供的太赫兹吸收谱的切换式测试方法利用光程调节台的前后移动，改变泵浦激光脉冲、探测激光脉冲之间的光程差，获得时域谱上的各个时域点。测试过程中，首先，初始化光程调节台的起始位置；然后，转动样品架的转盘使参考孔和样品孔依次通过太赫兹光路，分别读取这两个状态下锁相放大器的输出数据，作为参考时域谱、样品时域谱的一个数据点；再后，光程调节台移动一步，重复读取两列时域谱的各个点；如此交叉测取，当光程改变次数达到预设值后，测试结束，就得到了两列足够数目的参考时域谱、样品时域谱上的各个测试点，如图6所示为交叉测取所得的两列时域谱示意图，将得到的数据点交叉组合，即第①、③、⑤等点组合在一起作为参考时域谱，将第②、④、⑥等点组合在一起作为样品时域谱。由于两个序列是交叉同步测试完成的，参考时域谱、样品时域谱将遵循几乎相同的起伏规律，再经具有除法性质的吸收谱计算以后，太赫兹波起伏对吸收谱的干扰将大大降低。

优选地，S2中预先设定光程调节台的起始位置、终止位置和步长的方法为：

以一预定步长扫描当参考孔置于太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中时得到的参考信号，找到使参考信号取最大值时的光程调节台位置，然后以此位置为基准将光程调节台适当左移，例如，将光程差减小5ps，得到光程调节台的起始位置；

以一预定步长扫描当样品孔置于太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中时得到的样品信号，找到样品信号二次回波时的光程调节台位置，然后以此位置为基准将光程调节台适当右移，例如，将光程差增大5ps，得到光程调节台的终止位置；

根据预期的时域谱时间分辨率，乘以光速作为光程调节台的移动步长。

在上述光程移动、转盘切换过程中，锁相放大器自身会不间断地采样、锁相。尽管移动、切换的过渡时间在整个采样周期中所占的比例很小，但仍然会干扰锁相放大器的信号锁定，对锁相放大器输出信号的稳定性造成干扰、失真。因此，测试过程中，不仅要求TDS系统各部件按本发明提供的上述流程协调动作，而且还要求各部件的参数设置要相互协调。因此，优选地，为了协调光程调节台、转盘、锁相放大器、数据采集计算机等各部件之间的动作顺序，步骤S2还包括：预先设定样品架的电机转速，使得转盘旋转过程中样品孔到参考孔的切换时间为T₁，参考孔到样品孔的切换时间为T₂；并预先设置发射器的方波偏置电压周期为T_b，飞秒激光器的激光脉冲重复周期为T_r，锁相放大器时间常数为T_p，且令上述时间和周期的取值与光程调节台的步进周期T_S之间满足以下关系：

T_S＝T₁+T₂  (1)

Min(T₁,T₂)>>T_b  (2)

T_b>>T_r  (3)

由于增大Tp等价于降低锁相放大器的低通滤波器截止频率，有助于获得更好的信噪比，但同时会导致数据采集迟缓。因此，为保证数据采集速率能及时跟随样品孔和参考孔的切换，锁相放大器时间常数T_p应保证：

T_p<3Min(T₁,T₂)  (4)其中，Min(T₁,T₂)表示T₁和T₂二者的最小值。

显然，当转盘上的样品孔和参考孔在以转盘的旋转轴为中心的同一圆周上对称设置时，即样品盘的双孔切换周期是T₁＝T₂＝T_e时，需要满足的条件(1)、(2)、(4)简化为：

T_S＝2T_e  (5)

T_e>>T_b  (6)

T_p<3T_e  (7)

图7所示为当采用具有对称设置的样品孔和参考孔的转盘时，本发明实施例提供的太赫兹吸收谱的切换式测试系统各部件参数及信号时序关系图，由图7可看到，T₁＝T₂＝T_e，T_S＝2T_e，T_e>>T_b，T_b>>T_r。按上述关系式设置各部件参数，其特点是能够降低频繁切换对锁相放大器的干扰，获得最大的信噪比。

上述方案中，提供了一种可转动的太赫兹吸收谱的测试样品架，用于太赫兹吸收谱测试系统中，结合切换式测试流程，可以通过转动样品架上的转盘使样品孔和参考孔交替地通过太赫兹光路，并通过协调设置系统各部件的运行参数，即可交替地测取参考时域谱、样品时域谱上各点，最后拼接成完整的参考时域谱和样品时域谱。由于参考时域谱和样品时域谱是同步交叉测得的，对应点之间的时间间隔非常短暂，因此，当太赫兹波强度起伏时两者将同步起伏，这样，在后续包含除法在内的吸收谱计算中，太赫兹波起伏的影响会在一定程度上被抵消，从而改善了吸收谱的重复性，提高了一致性，测量结果更为准确。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种太赫兹吸收谱的测试样品架，其特征在于，包括可旋转的转盘，所述转盘开有大小一致的样品孔和参考孔，所述样品孔和参考孔中心均位于以所述转盘的旋转轴为中心的同一圆周上；所述样品孔用于放置待测试的样品。

2.如权利要求1所述的太赫兹吸收谱的测试样品架，其特征在于，所述测试样品架还包括可升降支座和步进电机；

所述可升降支座具有一个高度可调节的支座平台；

所述步进电机设置于所述可升降支座的支座平台上，所述步进电机具有一可旋转的输出轴；

所述转盘的中心具有一与所述步进电机的输出轴的截面形状一致的开孔，所述步进电机的输出轴嵌套于所述转盘的中心开孔内，所述转盘与所述步进电机的输出轴固定连接，所述转盘能以该输出轴为中心随所述步进电机的输出轴作旋转运动。

3.如权利要求2所述的太赫兹吸收谱的测试样品架，其特征在于，所述转盘上的样品孔和参考孔在以所述转盘的旋转轴为中心的同一圆周上对称设置。

4.一种太赫兹吸收谱的切换式测试系统，包括：飞秒激光器、分光镜、发射器、两个离轴抛物面镜、样品架、光程调节台、反射镜、探测器、锁相放大器和计算机，其特征在于，所述样品架为权利要求2或3所述的太赫兹吸收谱的测试样品架，且所述样品架的转盘位置设置为：所述转盘旋转过程中，所述发射器发出的太赫兹波经所述离轴抛物面镜汇聚后的光束刚好穿过所述样品孔和参考孔所处圆周上。

5.如权利要求4所述的太赫兹吸收谱的切换式测试系统，其特征在于，所述光程调节台的步进周期T_S，所述转盘旋转过程中样品孔到参考孔的切换时间T₁，参考孔到样品孔的切换时间T₂，发射器的方波偏置电压周期T_b，飞秒激光器的激光脉冲重复周期T_r，锁相放大器时间常数T_p之间满足以下关系：

T_S＝T₁+T₂

Min(T₁,T₂)>>T_b

T_b>>T_r

T_p<3Min(T₁,T₂)

其中，Min(T₁,T₂)表示T₁和T₂二者的最小值。

6.如权利要求5所述的太赫兹吸收谱的切换式测试系统，其特征在于，所述锁相放大器时间常数T_p之取值为满足条件T_p<3Min(T₁,T₂)的最大值。

7.一种太赫兹吸收谱的切换式测试方法，其特征在于，包括步骤：

S1：设置权利要求5所述的太赫兹吸收谱的切换式测试系统，并将待测试的样品放于所述样品孔内；

S2：预先设定光程调节台的起始位置、终止位置和移动步长；

S3：将所述光程调节台置于起始位置，令N＝1；

S4：转动所述样品架的转盘，将参考孔置于所述太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中，读取当前锁相放大器的输出信号，并将其保存为参考时域谱的第N个数据点；

S5：转动所述样品架的转盘，将样品孔置于所述太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中，读取当前锁相放大器的输出信号，并将其保存为样品时域谱的第N个数据点；

S6：判断当前光程调节台是否到达预先设定的终止位置，若是，则分别根据保存的参考时域谱的所有数据点和样品时域谱的所有数据点得到参考时域谱和样品时域谱，计算出当前待测试的样品在频域中的太赫兹吸收谱，结束测试流程；否则，将光程调节台按照预先设定的移动步长移动一步，令N＝N+1并返回执行S4。

8.如权利要求7所述的太赫兹吸收谱的切换式测试方法，其特征在于，所述S2中预先设定光程调节台的起始位置、终止位置和步长的方法为：

以一预定步长扫描当参考孔置于所述太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中时得到的参考信号，找到使参考信号取最大值时的光程调节台位置，然后以此位置为基准将所述光程调节台的光程差减小5ps，得到光程调节台的起始位置；

以一预定步长扫描当样品孔置于所述太赫兹吸收谱的切换式测试系统的太赫兹光路中时得到的样品信号，找到样品信号二次回波时的光程调节台位置，然后以此位置为基准将所述光程调节台的光程差增大5ps，得到光程调节台的终止位置；

根据预期的时域谱时间分辨率，乘以光速作为光程调节台的移动步长。

9.如权利要求8所述的太赫兹吸收谱的切换式测试方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：预先设定所述样品架的电机转速，使得所述转盘旋转过程中样品孔到参考孔的切换时间为T₁，参考孔到样品孔的切换时间为T₂；并预先设置发射器的方波偏置电压周期为T_b，飞秒激光器的激光脉冲重复周期为T_r，锁相放大器时间常数为T_p，且上述时间和周期的取值与光程调节台的步进周期T_S之间满足关系：

T_S＝T₁+T₂

Min(T₁,T₂)>>T_b

T_b>>T_r

T_p<3Min(T₁,T₂)

其中，Min(T₁,T₂)表示T₁和T₂二者的最小值。

10.如权利要求9所述的太赫兹吸收谱的切换式测试系统，其特征在于，所述锁相放大器时间常数T_p取值为满足条件T_p<3Min(T₁,T₂)的最大值。