CN105571712A - 一种自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，包括冷头、半球透镜、无氧铜线、底座、样品架、BSCCO高温超导太赫兹源、电极板、转角位移平台以及斯特灵制冷机；转角位移平台安装在底座与样品架之间，冷头和底座将转角位移平台固定在斯特灵制冷机的冷端，样品架可随着转角位移平台的转动而转动，底座与样品架通过无氧铜线相连。本发明的自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，体积小，长宽高约为42cm×36cm×20cm；简单易用，只需供电便可以工作，可实现自动化测量，转动精密，方便操作，低温下工作稳定；用电驱动，不消耗液氦，低成本；可方便的应用于各个相关领域。
Description
技术领域
本发明涉及高温超导BSCCO太赫兹发生器，检测器，转角位移平台和小型斯特灵制冷机相关技术，具体涉及一种自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器。
背景技术
高温超导Bi2Sr2CaCu2O8+δ （BSCCO）本征约瑟夫森结阵在直流偏置状态下能产生频率可调的连续波太赫兹辐射，对这种太赫兹源的空间辐射分布的研究有助于解释其辐射机制。前期的理论研究提出了一种双源模型，以解释BSCCO矩形平台结构样品中产生辐射时谐振腔的谐振模式，并给出了样品辐射功率和角度的关系图。然而在实验中，由于采用手动逐点测量的较为原始的方式，因此存在数据点比较离散,数据量不够等问题，从而影响了数据的系统性和重复性，导致与理论值有较大的偏离。本文搭建了一套低温转角测试系统，通过LabVIEW程序实现实时控制和数据通信，样品台在360°范围内连续旋转，其低温转动精度优于1m°，并可自动测出每个角度点的辐射功率值，从而绘制出功率的角分辨图谱。该系统的研发不仅有助于太赫兹辐射源的研究，同时也惠及各种超导器件的方向特性的研究。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，克服传统太赫兹空间辐射检测装置需要搬动检测器的不便，固定角度的困难，测试数据点的稀疏，使用昂贵的液氦等缺点。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的方案为：
一种自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，包括冷头、半球透镜、无氧铜线、底座、样品架、BSCCO高温超导太赫兹源、电极板、转角位移平台以及斯特灵制冷机；底座安装在冷头上，转角位移平台安装在底座与样品架之间，在样品架上安装半球透镜，在样品架背面黏贴电极板，BSCCO高温超导太赫兹源黏贴在半球透镜的中心处，BSCCO高温超导太赫兹源的电极通过金线与电极板相连；电极板通过漆包线与斯特灵制冷机外壳上的密封排针相连；冷头和底座将转角位移平台固定在斯特灵制冷机的冷端，样品架可随着转角位移平台的转动而转动，底座与样品架通过无氧铜线相连。
所述的冷头、底座与样品架均使用无氧铜加工而成。
所述的转角位移平台与转换件之间通过沉头螺丝固定。
所述的转角位移平台的材料是钛合金。
在所述的底座和样品架之间用无氧铜线连接，端口用焊锡连接。
所述的半球透镜的直径约6mm，材质为蓝宝石。
有益效果：与现有技术相比，本发明的自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，体积小，长宽高约为42cm×36cm×20cm；简单易用，只需供电便可以工作，可实现自动化测量，转动精密，方便操作，低温下工作稳定；用电驱动，不消耗液氦，低成本；可方便的应用于各个相关领域。
附图说明
图1是自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器的内部结构示意图；
图2是高温超导BSCCO太赫兹源结构示意图；
图3自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器的测试示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明做进一步说明。
如图1、图2和图3所示，自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，主要结构部件包括冷头1、半球透镜2、无氧铜线3、底座4、样品架5、BSCCO高温超导太赫兹源7、电极板8、转角位移平台9以及斯特灵制冷机等。底座4安装在冷头1上，转角位移平台9安装在底座4与样品架5之间，在样品架5上安装半球透镜2，在样品架5背面黏贴电极板8，BSCCO高温超导太赫兹源7黏贴在半球透镜2的中心处，其电极通过金线与电极板8相连。电极板8又通过漆包线与斯特灵制冷机外壳上的密封排针相连。冷头1和底座4将转角位移平台9固定在斯特灵制冷机的冷端，样品架5可随着转角位移平台9的转动而转动，底座4与样品架5通过无氧铜线3相连。
该自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，使用无氧铜加工冷头1、底座4与样品架5，有利用低温从冷头传导至高温超导BSCCO太赫兹源7，转角位移平台9与转换件4之间通过沉头螺丝固定。转角位移平台9材料是钛合金，导热不好，为了让样品架5更好的降温，在底座4和样品架5之间用一捆（约40根）无氧铜线3连接，端口用焊锡连接。在样品架5上安装半球透镜2，该半球透镜直径约6mm，材质为蓝宝石。在样品架5背面黏贴电极板8，该电极板使用PCB覆铜板作为原料加工而成，使用工艺刀将其刻划成四个独立电极，四个电极分别通过漆包线与制冷机外壳上的密封排针相连。将BSCCO高温超导太赫兹源7黏贴在半球透镜2的中心处，其电极通过金线与电极板8相连。
该自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，工作的时候只要提供一定电能，斯特灵制冷机便可提供需要的低温环境，将制冷机冷头降温至最低30K，低温环境通过冷头1、底座4、无氧铜线3、样品架5以及半球透镜2传导至BSCCO高温超导太赫兹源7，为其提供工作需要的温度。BSCCO高温超导太赫兹源7的电极通过金线与电极板8上的电极相连，电极板8又通过漆包线与制冷机外壳上的密封排针相连，于是可以通过排针给BSCCO高温超导太赫兹源7提供所需要的偏置电流与测量其偏置电压，只要控制BSCCO高温超导太赫兹源7工作的温度和偏执电压，便可获得频率连续可调的太赫兹波。如图3所示，6表示辐射出的太赫兹光束，10是检测器Golaycell。测试时通过改变偏置电流，找到太赫兹源的辐射电流点，将电流稳定在辐射点上，保证太赫兹辐射持续发生。通过控制转动角位移平台9带动太赫兹源转动，并在每个角度点上测出源的辐射功率，绘制太赫兹源辐射空间分布图。整个过程都可以自动化测量，方便实用。
该自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，以小型斯特灵制冷机为制冷方式，体积小（长宽高约为42cm×36cm×20cm），任意控温（30K~300K），节省资源（只消耗少量电），降温速度快。以Golaycell为检测装置，只需要供电便可工作，不需使用昂贵的液氦，精度高（小于百分之一度），工作温度低（30K）。通过转角位移平台搭载样品转动，并且可自动控制测量不同角度的太赫兹源辐射功率，自动绘制太赫兹辐射空间分布图，有效解决了现有转动检测器10的笨拙问题。同时利用无氧铜线，解决了钛合金转动角位移平台导热差的问题，让样品有更好的工作温度。转动位移平台位移精度高，使得测试结果更加精确。整个系统的具有可编程性，让自动化测量成为可能。检测器小巧，方便移植到任何制冷平台中，并且只需通电即可使用，全程自动化测量，快速精确。
Claims (6)
1.一种自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，其特征在于：包括冷头（1）、半球透镜（2）、无氧铜线（3）、底座（4）、样品架（5）、BSCCO高温超导太赫兹源（7）、电极板（8）、转角位移平台（9）以及斯特灵制冷机；底座（4）安装在冷头（1）上，转角位移平台（9）安装在底座（4）与样品架（5）之间，在样品架（5）上安装半球透镜（2），在样品架（5）背面黏贴电极板（8），BSCCO高温超导太赫兹源（7）黏贴在半球透镜（2）的中心处，BSCCO高温超导太赫兹源（7）的电极通过金线与电极板（8）相连；电极板（8）通过漆包线与斯特灵制冷机外壳上的密封排针相连；冷头（1）和底座（4）将转角位移平台（9）固定在斯特灵制冷机的冷端，样品架（5）可随着转角位移平台（9）的转动而转动，底座（4）与样品架（5）通过无氧铜线（3）相连。
2.根据权利要求1所述的自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，其特征在于：所述的冷头（1）、底座（4）与样品架（5）均使用无氧铜加工而成。
3.根据权利要求1所述的自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，其特征在于：所述的转角位移平台（9）与转换件（4）之间通过沉头螺丝固定。
4.根据权利要求1所述的自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，其特征在于：所述的转角位移平台（9）的材料是钛合金。
5.根据权利要求1所述的自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，其特征在于：在所述的底座（4）和样品架（5）之间用无氧铜线（3）连接，端口用焊锡连接。
6.根据权利要求1所述的自动化便携式太赫兹辐射空间分布检测器，其特征在于：所述的半球透镜（2）的直径6mm，材质为蓝宝石。
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