CN204269534U - 太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，所述装置包括有样品池和样品池支架，所述样品池放置在样品池支架上，该样品池内盛装有液体样品；所述样品池内设有一U形管，U形管内设有循环流动的冷却介质，所述样品池内还设有一温度感应元件，该温度感应元件连接于温度显示装置；所述U形管和温度感应元件由样品池支架夹持固定。该装置可以从实验准备阶段到测试阶段，直接将样品放置在光路中，进行样品在低温条件下的参数变化的测试，并且可以精确地实时监控温度的变化。
Description
技术领域
本实用新型是关于太赫兹光谱测量技术，尤其涉及一种太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置。
背景技术
太赫兹波频率为0.1～10Thz，大分子和许多官能团的振动模式都落在太赫兹波段，因此太赫兹波能够反映有机分子的转动和振动，而且，太赫兹时域光谱技术能够兼顾低频和高频端，可以同时得到样品的高频和低频的光谱响应，因此可以提供分子的基本结构信息。由于温度变化会影响到液体分子的振动，目前太赫兹技术被用来研究一些液体样品以及其组成成分的性质，因此，利用太赫兹光谱技术研究液体随温度变化的性能变得十分有意义。例如文献1：发表于Chin.Phys.B Vol.20,No.1(2011)010703的文献“润滑油的太赫兹波段光学与光谱特性研究”(Consistency-dependent optical properties of lubricating grease studied by terahertz spectroscopy)，该文献作者为Tian Lu,Zhou Qing-Li,Zhao Kun,Shi Yu-Lei,Zhao Song-Qing,Zhao Hui,Bao Ri-Ma等；也有利用太赫兹时域光谱技术研究液态正构烷烃在低温下的性质，例如文献2：发表于J Infrared Milli Terahz Waves(2010)31的文献“运用太赫兹光谱技术研究液体正构烷烃随温度变化的性质”(Temperature-Dependent Terahertz Spectroscopy of Liquidn-alkanes)，该文献作者为Jonathan P.Laib&Daniel M.Mittleman。
但是，由于过去的方法在样品准备过程十分繁琐，通常是将样品在设定好的低温条件下转移到光谱系统中进行测试，在测试过程中不能够实时的监测样品温度的变化，而且，经济成本也比较高。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，以克服现有技术的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，可以从实验准备阶段到测试阶段，直接将样品放置在光路中，进行样品在低温条件下的参数变化的测试，并且可以精确地实时监控温度的变化。
本实用新型的目的是这样实现的，一种太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，所述装置包括有样品池和样品池支架，所述样品池放置在样品池支架上，该样品池内盛装有液体样品；所述样品池内设有一U形管，U形管内设有循环流动的冷却介质，所述样品池内还设有一温度感应元件，该温度感应元件连接于温度显示装置；所述U形管和温度感应元件由样品池支架夹持固定。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述样品池为顶部敞口的立方体容器；所述样品池是由石英制成的双层结构，双层结构内部设为真空。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述样品池支架由两块对合固定连接的长方体构成；该两块长方体下部相对设有放置所述样品池的方形透孔；所述两块长方体的对合侧面上分别设有夹持U形管和温度感应元件的第一半圆槽和第二半圆槽，所述第一半圆槽和第二半圆槽均由两块长方体顶端向下贯通至方形透孔。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述样品池上对应方形透孔的两侧壁为透光面，所述透光面相互平行设置。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述U形管的两直管之间的距离大于太赫兹光斑的直径。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述U形管由不锈钢或铜制成。
在本实用新型的一较佳实施方式中，样品池内液体样品光程为10mm～20mm。
由上所述，本实用新型的太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，能够直接放在太赫兹光路中进行测量，将所需研究的液体样品放在样品池中，然后放置到光路中进行测量研究，可以得到化合物中不同官能团在不同波长下有不同的特征吸收，液体内的分子振动转动随温度变化而导致的吸收光谱的变化，通过分析太赫兹光谱的改变来发现样品内部分子的变化。该装置轻便简洁，试验样品的准备以及测试阶段均可在光路中完成，这样可以避免来回取放样品，避免了样品接触外界水汽导致对实验结果造成影响，另外，样品池支架的尺寸很小，放置在光路中不会对光路的传播有影响；该装置可以实时检测样品的变化，这样极大的简便了实验操作，而且数据的测量十分精确有效。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
图1：为本实用新型太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置结构示意图。
图2：为图1的剖视结构示意图。
图3：为本实用新型中样品池支架的结构示意图。
图4：为本实用新型中样品池的结构示意图。
图5：为本实用新型太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置在太赫兹时域光谱测量中应用的示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型提出一种太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置100，所述该装置100包括有样品池1和样品池支架2，所述样品池1放置在样品池支架2上，该样品池1内盛装有液体样品；所述样品池1内设有一U形管3，U形管3内设有循环流动的冷却介质，冷却介质由U形管一侧直管端口进入，另一侧直管端口流出；所述样品池1内还设有一温度感应元件4，用来监测液体样品的温度变化，该温度感应元件连接于温度显示装置(图中未示出)；所述U形管3和温度感应元件4由样品池支架2夹持固定。
在实验时，将该用于放置温度可控液体样品的装置100设置于测量光路中，如图5所示，太赫兹时域光谱系统中飞秒激光器101产生的飞秒激光脉冲被分束镜102分为两束，一束作为泵浦光经过时间延迟系统107，激发太赫兹发射器108发射出太赫兹波，太赫兹波经过多个抛物面镜103聚焦之后，再经过所述用于放置温度可控液体样品的装置100，与样品发生作用后经过重新汇聚的太赫兹波到达太赫兹探测器105。被分束镜分开的另一束飞秒激光脉冲作为探测光经由另一条光路，最终到达太赫兹探测器105，实现对太赫兹波的瞬时电场强度进行探测。被探测到的信号传输到数据采集处理系统106，经过处理之后得到太赫兹脉冲的时域波形。
由上所述，本实用新型的太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，能够直接放在太赫兹光路中进行测量，将所需研究的液体样品放在样品池中，然后放置到 光路中进行测量研究，可以得到化合物中不同官能团在不同波长下有不同的特征吸收，液体内的分子振动转动随温度变化而导致的吸收光谱的变化，通过分析太赫兹光谱的改变来发现样品内部分子的变化。
进一步，如图4所示，在本实施方式中，所述样品池1为顶部敞口的立方体容器；所述样品池1是由石英制成的双层结构，双层结构内部设为真空，可以减少液体样品与外界热量交换。样品池壁厚为1.0mm～1.5mm，两层样品池壁之间距离为1.5mm。
如图2、图3所示，在本实施方式中，所述样品池支架2由两块对合固定连接的长方体构成；该两块长方体下部相对设有放置所述样品池1的方形透孔；所述两块长方体的对合侧面上分别设有夹持U形管3和温度感应元件4的第一半圆槽22和第二半圆槽23，所述第一半圆槽22和第二半圆槽23均由两块长方体顶端向下贯通至方形透孔21。将U形管以及温度感应元件放置好以后可以把两块长方体对齐固定粘合起来。所述样品池支架的材料可为有机玻璃，样品池支架的尺寸大小为65mm×45mm×230mm。
进一步，所述样品池1上对应方形透孔21的两侧壁为透光面，所述透光面相互平行设置且没有污渍。样品池支架放置样品池的表面要平整，防止样品池有倾斜，避免测试结果有误差。
在本实施方式中，所述U形管3的两直管31、32之间的距离大于太赫兹光斑的直径，不能够对光路传播有影响；所述U形管3可由不锈钢或铜制成；样品池内液体样品的光程为10mm～20mm。U形管横截面为圆形，U形管直径为10mm，壁厚为1mm～1.5mm，高度为250mm。
实验开始以前，将样品池支架2放入到光路中，样品池支架2以及整套光路处于充氮气的环境中，这样就可以避免水汽对太赫兹波的干扰；然后将样品池1中装好所测样品，放置到样品池支架2上，固定夹持牢固，并保证放置的样品池透光面与光线垂直；将冷却介质由U形管的一端口流入，由另一端口流出(或者顺序颠倒也可以)，将U形管3放入到盛装液体样品的样品池1中，保证液体样品不能外溢，夹持固定好U形管；将温度感应元件4充分浸入到待测液体样品中，并且注意放置的高度及位置，不能影响到光路，温度感应元件外部还连接着温度显示设备(图中未显示)。这样就可以根据自己所需要的温度设定U形管中流动的冷却介质的温度，通过温度交换可以使得待测液体样品和冷却介质的温度达到平衡，可以根据灵敏的温度感应元件4实时的监控待测液体的温度。
本实用新型的太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，轻便简洁，试 验样品的准备以及测试阶段均可在光路中完成，这样可以避免来回取放样品，避免了样品接触外界水汽导致对实验结果造成影响，另外，样品池支架的尺寸很小，放置在光路中不会对光路的传播有影响；该装置可以实时检测样品的变化，这样极大的简便了实验操作，而且数据的测量十分精确有效。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
Claims (7)
1.一种太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，其特征在于：所述装置包括有样品池和样品池支架，所述样品池放置在样品池支架上，该样品池内盛装有液体样品；所述样品池内设有一U形管，U形管内设有循环流动的冷却介质，所述样品池内还设有一温度感应元件，该温度感应元件连接于温度显示装置；所述U形管和温度感应元件由样品池支架夹持固定。
2.如权利要求1所述的太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，其特征在于：所述样品池为顶部敞口的立方体容器；所述样品池是由石英制成的双层结构，双层结构内部设为真空。
3.如权利要求2所述的太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，其特征在于：所述样品池支架由两块对合固定连接的长方体构成；该两块长方体下部相对设有放置所述样品池的方形透孔；所述两块长方体的对合侧面上分别设有夹持U形管和温度感应元件的第一半圆槽和第二半圆槽，所述第一半圆槽和第二半圆槽均由两块长方体顶端向下贯通至方形透孔。
4.如权利要求3所述的太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，其特征在于：所述样品池上对应方形透孔的两侧壁为透光面，所述透光面相互平行设置。
5.如权利要求4所述的太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，其特征在于：所述U形管的两直管之间的距离大于太赫兹光斑的直径。
6.如权利要求5所述的太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，其特征在于：所述U形管由不锈钢或铜制成。
7.如权利要求1所述的太赫兹光谱测量中用于放置温度可控液体样品的装置，其特征在于：样品池内液体样品光程为10mm～20mm。
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