CN106768900A - 一种测量磁光材料光学参数的试验测量系统装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种测量磁光材料光学参数的试验测量系统装置及方法，包括傅里叶转换红外光谱分析仪、偏振分析器、磁铁磁极、试样放置台、光源发射器、光束收集器和全反射棱镜等，所述光源发射器发射测量所需波长或波段的探测光束，探测光束经过全反射棱镜射向位于两块磁铁磁极所产生磁场中的试样，利用反射棱镜分别将经过试样的透射光束和反射光束依次导向分光分度机和偏振分析器，进行光束场强与偏振态分析，之后两束光分别进入傅里叶转换红外光谱分析仪进行分析，最后利用计算机程序计算光学参数并输出。本发明解决了现有对研究磁光材料光学性能的具体研究的缺乏，促进磁光材料在各领域的应用发展。
Description
技术领域
本发明涉及材料光学参数的试验系统装置及方法，是一种针对磁光材料光学参数的试验测量系统装置方法，特别能精确定量测量在给定磁场场强大小、给定磁场方向、给定温度、给定波长(波段)、给定入射角度、给定表面微结构的对磁光材料的光学参数。
背景技术
磁光材料指的是具有磁光效应的光信息功能材料，包括：磁光晶体、磁光玻璃和磁光薄膜。在磁场作用下其原子或离子具有固有磁矩的物质将产生磁感应现象，导致磁矩的有序排列，从而影响光在其内部的传播特性，称为磁光效应。磁光效应可以破环材料的量子力学时间反演不变性，表现为非互易性，基尔霍夫定律不再成立。目前磁光效应通常指法拉第效应、科顿-穆顿效应和磁光克尔效应等。磁光材料所具有的非互易性能，在一定波段下具有定向全透射，全吸收，全辐射的特性。因此对于磁光材料相应的进一步研究，有利于推动磁光材料在各领域的应用发展。
发明内容
本发明的目的在于解决现有对研究磁光材料光学性能的具体研究的缺乏，提供一种测量磁光材料光学参数的试验测量系统装置及方法，促进磁光材料在各领域的应用发展。
本发明采用的技术方案为：一种测量磁光材料光学参数的试验测量系统装置，包括两个电磁铁、傅里叶转换红外光谱分析仪、两个光束收集器、两个偏振分析仪、两个分光光度计、试样放置台、全反射棱镜、光源发射器和空气调节器；
所述试样放置台安装有可旋转的固定装置，固定装置上放置有试样，试样两侧分别设有电磁铁，试样位于电磁铁所产生的平行磁场中；
所述光源发射器发射探测光束，经过全反射棱镜射向试样，经过试样的透射光束和反射光束分别依次导向分光光度计、偏振分析仪、傅里叶转换红外光谱分析仪外接的光束收集器；
上述试验测量系统装置均设置在封闭空间内，并通过空气调节器调节环境温度，所述傅里叶转换红外光谱分析仪的输出端连接处理计算机。
作为优选，所述电磁铁为SB-130型双轭双调谐可变气隙电磁铁，标准极头磁场范围0T～2.5T。
作为优选，所述傅里叶转换红外光谱分析仪为Nicolet IS10型傅里叶变换红外光谱仪。
作为优选，所述偏振分析仪为PAX-5710型全波段偏振分析仪。
作为优选，所述分光光度计为LAMBDA950型分光光度计。
一种采用上述装置的测量磁光材料光学参数的试验方法，包括以下步骤：
1)首先在试样放置台上设有试样的固定装置，将试样放置在固定装置后，其位于电磁铁所产生的平行磁场中，电磁铁自主调节所产生的平行磁场大小，固定装置可在试样放置台上旋转，选择磁场方向和被测表面的角度；
2)在试验开始前将试验空间进行封闭，利用空气调节器进行温度调节，将环境温度调至预定试验温度，定量分析不同温度下的磁光材料的光学性能；
3)光源发射器首先发射测量所需波长或波段的探测光束，探测光束经过全反射棱镜射向试样，探测光束通过全反射棱镜进行相对于被测表面多角度(0.1°～90°)的角度调整，光源发射器和全反射棱镜的位置根据入射角度的调整而调整，并具有固定、调节的配套设备；
4)经过试样的透射光束和反射光束依次导向分光光度计和偏振分析仪，进行光束场强与偏振态分析，所述分光光度计测量不同波长下的光束强度，分析波长与光强度的关系，所述偏振分析仪在宽的波长范围内进行高精度的测量光束的偏振态；分光光度计和偏振分析仪的位置根据入射角度的调整而调整，并具有固定、调节的配套设备；
5)之后两束光分别通过光束收集器进入傅里叶转换红外光谱分析仪进行数据采集，光束收集器用来接收来自被测材料的反射、透射或辐射光束，其位置根据入射角度的调整而调整，并具有固定、调节的配套设备；
6)傅里叶转换红外光谱分析仪的数据输出至处理计算机进行数据计算处理；所述处理计算机具有相应的数据处理软件，在测量设备的测量数据输入后，可进行数据处理，得到(包括但并不仅限于)被测材料的介电常数张量、吸收率、反射率、透射率、偏振态旋转角度、色散关系等光学参数，可定量分析位于不同方向(极向、横向、纵向)、不同场强的平行磁场作用下，磁光材料的不同波长、入射角度、温度、掺杂浓度、表面微结构对磁光材料光学性能的对应关系和非互易性能的对应关系。
有益效果：本发明解决了现有对研究磁光材料光学性能的具体研究的缺乏，提供一种测量磁光材料光学参数的试验测量系统装置，促进磁光材料在各领域的应用发展。
附图说明
图1为本发明试验测量系统装置示意图；
图2为本发明试样放置台示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1和2所示，一种测量磁光材料光学参数的试验测量系统装置，包括两个电磁铁1、傅里叶转换红外光谱分析仪2、两个光束收集器3、两个偏振分析仪4、两个分光光度计5、试样放置台6、全反射棱镜7、光源发射器8和空气调节器9；
所述试样放置台6安装有可旋转的固定装置，固定装置上放置有试样，试样两侧分别设有电磁铁1，试样位于电磁铁1所产生的平行磁场中；
所述光源发射器8发射探测光束，经过全反射棱镜7射向试样，经过试样的透射光束和反射光束分别依次导向分光光度计5、偏振分析仪4、傅里叶转换红外光谱分析仪2外接的光束收集器3；
上述试验测量系统装置均设置在封闭空间内，并通过空气调节器9调节环境温度，所述傅里叶转换红外光谱分析仪2的输出端连接处理计算机。
作为优选，所述电磁铁1为SB-130型双轭双调谐可变气隙电磁铁，标准极头磁场范围0T～2.5T。
作为优选，所述傅里叶转换红外光谱分析仪2为Nicolet IS10型傅里叶变换红外光谱仪。
作为优选，所述偏振分析仪4为PAX-5710型全波段偏振分析仪。
作为优选，所述分光光度计5为LAMBDA950型分光光度计。
一种采用上述装置的测量磁光材料光学参数的试验方法，包括以下步骤：
1)首先在试样放置台6上设有试样的固定装置，将试样放置在固定装置后，其位于电磁铁1所产生的平行磁场中，电磁铁1自主调节所产生的平行磁场大小，固定装置可在试样放置台6上旋转，选择磁场方向和被测表面的角度；
2)在试验开始前将试验空间进行封闭，利用空气调节器9进行温度调节，将环境温度调至预定试验温度，定量分析不同温度下的磁光材料的光学性能；
3)光源发射器8首先发射测量所需波长或波段的探测光束，探测光束经过全反射棱镜7射向试样，探测光束通过全反射棱镜7进行相对于被测表面多角度(0.1°～90°)的角度调整，光源发射器8和全反射棱镜7的位置根据入射角度的调整而调整，并具有固定、调节的配套设备；
4)经过试样的透射光束和反射光束依次导向分光光度计5和偏振分析仪4，进行光束场强与偏振态分析，所述分光光度计5测量不同波长下的光束强度，分析波长与光强度的关系，所述偏振分析仪4在宽的波长范围内进行高精度的测量光束的偏振态；分光光度计5和偏振分析仪4的位置根据入射角度的调整而调整，并具有固定、调节的配套设备；
5)之后两束光分别通过光束收集器3进入傅里叶转换红外光谱分析仪2进行数据采集，光束收集器3用来接收来自被测材料的反射、透射或辐射光束，其位置根据入射角度的调整而调整，并具有固定、调节的配套设备；
6)傅里叶转换红外光谱分析仪2的数据输出至处理计算机进行数据计算处理；所述处理计算机在测量设备的测量数据输入后，带入(包括并不仅限于)Drude模型进行数据处理，得到(包括但并不仅限于)被测材料的介电常数张量、吸收率、反射率、透射率、偏振态旋转角度、色散关系等光学参数，可定量分析位于不同方向(极向、横向、纵向)、不同场强的平行磁场作用下，磁光材料的不同波长、入射角度、温度、掺杂浓度、表面微结构对磁光材料光学性能的对应关系和非互易性能的对应关系。
以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种测量磁光材料光学参数的试验测量系统装置，其特征在于：包括两个电磁铁（1）、傅里叶转换红外光谱分析仪（2）、两个光束收集器（3）、两个偏振分析仪（4）、两个分光光度计（5）、试样放置台（6）、全反射棱镜（7）、光源发射器（8）和空气调节器（9）；
所述试样放置台（6）安装有可旋转的固定装置，固定装置上放置有试样，试样两侧分别设有电磁铁（1），试样位于电磁铁（1）所产生的平行磁场中；
所述光源发射器（8）发射探测光束，经过全反射棱镜（7）射向试样，经过试样的透射光束和反射光束分别依次导向分光光度计（5）、偏振分析仪（4）、傅里叶转换红外光谱分析仪（2）外接的光束收集器（3）；
上述试验测量系统装置均设置在封闭空间内，并通过空气调节器（9）调节环境温度，所述傅里叶转换红外光谱分析仪（2）的输出端连接处理计算机。
2.根据权利要求1所述的一种测量磁光材料光学参数的试验测量系统装置，其特征在于：所述电磁铁（1）为SB-130型双轭双调谐可变气隙电磁铁，标准极头磁场范围0T~2.5T。
3.根据权利要求1所述的一种测量磁光材料光学参数的试验测量系统装置，其特征在于：所述傅里叶转换红外光谱分析仪（2）为Nicolet IS10型傅里叶变换红外光谱仪。
4.根据权利要求1所述的一种测量磁光材料光学参数的试验测量系统装置，其特征在于：所述偏振分析仪（4）为PAX-5710型全波段偏振分析仪。
5.根据权利要求1所述的一种测量磁光材料光学参数的试验测量系统装置，其特征在于：所述分光光度计（5）为LAMBDA950型分光光度计。
6.一种采用权利要求1、2、3、4或5所述装置的测量磁光材料光学参数的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）首先在试样放置台（6）上设有试样的固定装置，将试样放置在固定装置后，其位于电磁铁（1）所产生的平行磁场中，电磁铁（1）自主调节所产生的平行磁场大小，固定装置可在试样放置台（6）上旋转，选择磁场方向和被测表面的角度；
2）在试验开始前将试验空间进行封闭，利用空气调节器（9）进行温度调节，将环境温度调至预定试验温度，定量分析不同温度下的磁光材料的光学性能；
3）光源发射器（8）首先发射测量所需波长或波段的探测光束，探测光束经过全反射棱镜（7）射向试样，探测光束通过全反射棱镜（7）进行相对于被测表面多角度的角度调整，光源发射器（8）和全反射棱镜（7）的位置根据入射角度的调整而调整，并具有固定、调节的配套设备；
4）经过试样的透射光束和反射光束依次导向分光光度计（5）和偏振分析仪（4），进行光束场强与偏振态分析，所述分光光度计（5）测量不同波长下的光束强度，分析波长与光强度的关系，所述偏振分析仪（4）在宽的波长范围内进行高精度的测量光束的偏振态；分光光度计（5）和偏振分析仪（4）的位置根据入射角度的调整而调整，并具有固定、调节的配套设备；
5）之后两束光分别通过光束收集器（3）进入傅里叶转换红外光谱分析仪（2）进行数据采集，光束收集器（3）用来接收来自被测材料的反射、透射或辐射光束，其位置根据入射角度的调整而调整，并具有固定、调节的配套设备；
6）傅里叶转换红外光谱分析仪（2）的数据输出至处理计算机进行数据计算处理； 所述处理计算机具有相应的数据处理软件，在测量设备的测量数据输入后，进行数据处理，得到被测材料的介电常数张量、吸收率、反射率、透射率、偏振态旋转角度、色散关系这些光学参数，定量分析位于不同方向、不同场强的平行磁场作用下，磁光材料的不同波长、入射角度、温度、掺杂浓度、表面微结构对磁光材料光学性能的对应关系和非互易性能的对应关系。
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