CN105004420A

CN105004420A - 一种太赫兹宽谱的生成方法

Info

Publication number: CN105004420A
Application number: CN201510434537.3A
Authority: CN
Inventors: 王雪敏; 沈昌乐; 吴卫东; 黎维华; 王新明; 蒋涛; 樊龙; 湛治强; 赵妍; 彭丽萍; 邓青华; 阎大伟
Original assignee: Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Current assignee: Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2015-10-28

Abstract

本发明提供了一种太赫兹宽谱的生成方法。该方法通过在铁铬铝合金丝表面沉积上一层厚度为100nm的Al₂O₃氧化保护层，然后，将铁铬铝合金丝固定到表面镀Au的光锥后端，采用恒流电源施加1.5A-2.5A范围内的恒定电流，产生频率在100cm^-1到1000cm^-1范围的超宽光谱。所述的铁铬铝合金丝中的铬含量为5wt.%-30wt.%，铝含量为4-6wt.%，其余为铁；铁铬铝合金丝直径范围为0.5mm-1.0mm。该方法可为频谱仪器等设备提供小巧、轻便应用的太赫兹宽谱源。

Description

一种太赫兹宽谱的生成方法

技术领域

本发明属于仪器用宽光谱源领域，具体涉及一种太赫兹宽谱的生成方法。

背景技术

太赫兹波具有较宽的频率范围、独特的光子能量与传播特性，其可作用的物质对象范围十分广泛。约50%的宇宙光子能量，大量星际分子的特征谱线在太赫兹范围；众多有机分子转动和振动跃迁、半导体材料的子带和微带能量跃迁也在太赫兹范围之中。因此，太赫兹波可以与许多物质相互作用，展示出物质的特征信息。另一方面，由于太赫兹光子的能量较小，在与物质作用时不易引起物质组织的光离化，因此，具有很好的安全性。传播方面，太赫兹波具有特殊的穿透性，能够穿透纺织品、纸板、塑料、木料、烟雾、浮尘等非金属和非极性材料。太赫兹波是人类亟待开发的最后的电磁频率资源，在电子、信息、生命、国防、航天等诸方面蕴含着巨大的应用前景。在诸多领域重大需求的牵引下，太赫兹技术已成为各科技大国支持与重视的重大科学主题。

人们从各个途径对太赫兹辐射技术展开了探索。这些途径包括利用非线性光学或光敏效应从可见光区域转化产生太赫兹波；通过微波倍频产生太赫兹波；利用如光泵浦分子气体激光或自由电子激光直接产生太赫兹波；采用自由电子激光器调节电子能量产生太赫兹波；通过分子束外延制备的太赫兹量子级联激光器产生太赫兹波。这些探索取得了许多的成功，但还存在一些不足，能够满足小巧、轻便应用的太赫兹光源的仅有太赫兹量子级联激光器，但是，太赫兹量子级联激光器发出的光为单频点。因此，目前还缺乏小巧、轻便应用的太赫兹宽谱源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种太赫兹宽谱的生成方法。

本发明使用铁铬铝合金丝在恒定电流作用下通过热辐射的原理产生宽谱辐射，并通过光锥收集成为一定出光面积的宽谱源。

本发明采用的技术方案如下：

一种太赫兹宽谱的生成方法，其特点是，太赫兹宽谱的生成方法包括以下步骤：

a. 将铁铬铝合金丝缠绕成线圈，然后在合金丝表面沉积Al₂O₃氧化保护层；

b. 将步骤a获得的铁铬铝合金丝线圈焊接到太赫兹宽谱生成装置中；

c. 通过恒流电源输入恒定电流给铁铬铝合金丝线圈，产生的太赫兹宽谱由光锥收集后发射。

步骤a中的铁铬铝合金丝，铬含量范围为5wt.%-30wt.%，铝含量范围为4 wt.%-6wt.%，其余为铁。

步骤a中的铁铬铝合金丝直径范围为0.5mm-1.0mm。

步骤b所述的太赫兹宽谱生成装置，包括铁铬铝合金丝、光锥、恒流电源、支撑架、散热口、快接头、出光口，铁铬铝合金丝的一端与快接头的前端一个插口焊接，再通过电缆线与恒流电源的阴极连接，铁铬铝合金丝的另一端与快接头的前端另一个插口焊接，再通过电缆线与恒流电源的阳极连接，光锥固定在快接头上，快接头固定在支撑架上，支撑架上开有散热口和出光口，通电后铁铬铝合金丝产生的太赫兹宽谱通过出光口发射。

步骤b中的铁铬铝合金丝表面Al₂O₃氧化保护层的厚度为100nm。

步骤c中的光锥表面镀Au。

步骤c中的恒定电流范围为1.5A-2.5A。

本发明方法可实现光谱源小巧、轻便应用、低成本、与傅立叶频谱仪器等光谱仪很好匹配使用。该方法可为频谱仪器等设备提供小巧、轻便应用的太赫兹宽谱源。

附图说明

图1是本发明的一种太赫兹宽谱的生成方法原理图；

图中：1.铁铬铝合金丝 2.光锥 3.恒流电源 4.支撑架 5.散热口 6.快接头 7.出光口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细介绍本发明。

以下实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本发明的范畴。

实施例1

图1是本发明的一种太赫兹宽谱的生成方法原理图。

实施例1包括以下步骤：

第一步：选购铁铬铝合金丝1

选购含量为Cr 5wt.%、Al 4wt.%、Fe 91wt.%，直径为1.0mm的铁铬铝合金丝1。

第二步：氧化保护

将铁铬铝合金丝放入电子束设备中，蒸镀100nm的Al₂O₃氧化保护层。

第三步：铁铬铝合金丝1的连接

将第二步获得的铁铬铝合金丝1缠绕成直径为1.0cm的线圈，铁铬铝合金丝1的一端与快接头6的前端一个插口焊接，再通过电缆线与恒流电源3的阴极连接，铁铬铝合金丝1的另一端与快接头6的前端另一个插口焊接，再通过电缆线与恒流电源3的阳极连接。

第四步：固定光锥2

将表面镀Au的铝制光锥2固定在快接头6上，快接头6固定在支撑架4上。

第五步：完成装置安装

最后，调整铁铬铝合金丝1的位置，使其位于出光口7的中心位置，通电后铁铬铝合金丝1产生的太赫兹宽谱通过出光口7发射，利用支撑架4上的散热口散热。

第六步：测量安装位置

根据测量位置需要，将太赫兹宽谱生成装置安装到需要太赫兹宽谱的光源位置。

第七步：设定工作电流

打开恒流电源3的电源，设定2.0A的工作电流。

第八步：产生太赫兹宽谱

施加2.0A的工作电流到铁铬铝合金丝1上，产生包括太赫兹宽谱的范围为100cm^-1到1000cm^-1的超宽光谱。

第九步：关机

使用完毕后，关闭恒流电源3，最后将恒流电源3的电缆线与装置断开。

实施例2

实施例2与实施例1的操作步骤相同，不同的是，铁铬铝合金丝1中各成分含量改变为Cr为15wt.%、Al为4wt.%，Fe为81wt.%。

实施例3

实施例3与实施例1的操作步骤相同，不同的是，铁铬铝合金丝1中各成分含量改变为Cr为30wt.%、Al为4wt.%，Fe为66wt.%。

实施例4

实施例4与实施例1的操作步骤相同，不同的是，铁铬铝合金丝1中各成分含量改变为Cr为5wt.%、Al为5wt.%，Fe为90wt.%。

实施例5

实施例5与实施例1的操作步骤相同，不同的是，铁铬铝合金丝1中各成分含量改变为Cr为30wt.%、Al为5wt.%，Fe为65wt.%。

实施例6

实施例6与实施例1的操作步骤相同，不同的是，铁铬铝合金丝1的直径为0.75mm。

实施例7

实施例7与实施例1的操作步骤相同，不同的是，铁铬铝合金丝1的直径为0.5mm。

实施例8

实施例8与实施例1的操作步骤相同，不同的是，施加的恒定电流为1.5A。

实施例9

实施例9与实施例1的操作步骤相同，不同的是，施加的恒定电流为2.5A。

上述实施例中涉及到铁铬铝合金丝1的成分和直径变化如表1所示。

表1

Claims

1.一种太赫兹宽谱的生成方法，其特征在于，太赫兹宽谱的生成方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b所述的太赫兹宽谱生成装置，包括铁铬铝合金丝（1）、光锥（2）、恒流电源（3）、支撑架（4）、散热口（5）、快接头（6）、出光口（7），铁铬铝合金丝（1）的一端与快接头（6）的前端一个插口焊接，再通过电缆线与恒流电源（3）的阴极连接，铁铬铝合金丝（1）的另一端与快接头（6）的前端另一个插口焊接，再通过电缆线与恒流电源（3）的阳极连接，光锥（2）固定在快接头（6）上，快接头（6）固定在支撑架（4）上，支撑架（4）上开有散热口（5）和出光口（7），通电后铁铬铝合金丝（1）产生的太赫兹宽谱通过出光口（7）发射。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤a中的铁铬铝合金丝，铬含量范围为5wt.%-30wt.%，铝含量范围为4 wt.%-6wt.%，其余为铁。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤a中的铁铬铝合金丝直径范围为0.5mm-1.0mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤a中的铁铬铝合金丝表面沉积的Al₂O₃氧化保护层沉积厚度为100nm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤c中的光锥表面镀Au。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤c中的恒定电流范围为1.5A-2.5A。