CN218674738U - 一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于原位测试装置技术领域，尤其是一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体。本实用新型包括依次连接的顶板、带有空腔的本体以及底板，本体的内部设有安装测试芯片的高低温测试平台，高低温测试平台的周侧设置有对测试芯片进行探测的探针模块；顶板和底板上均设有透光片，高低温测试平台上设有通孔，测试芯片置于通孔内，通孔与两个透光片均位于同一直线上；本体上还设有温度控制组件、静态配气接口和若干个电信号采集接口，顶板上设有动态配气接口。本实用新型集成拉曼光谱、光吸收、电信号测试于一体，同时具备静态以及动态配气，可提供高低温工作环境，且腔体自带水冷系统，集成化程度高，体积小巧。

Description

一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体

技术领域

本实用新型属于原位测试装置技术领域，尤其涉及一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体。

背景技术

目前，基于拉曼散射光谱的目标分子检测技术具有高特异性、非接触式无损检测的优点。这项技术已经在环境检测、食品安全、违禁品缉查等领域表现出巨大的应用前景。而基于材料光吸收特性的技术在诸多领域也有着重要应用，既包括太阳能电池，红外探测、大气环境监控等科技应用领域，也包括紫外防晒霜、太阳能热水器、太阳镜等日常应用领域。因此，对于材料的光吸收性能测试，发掘材料光吸收特性的应用潜能，有着重要的研究意义和实用价值。

同时目前利用半导体氧化物薄膜材料与气体接触时电阻或功函数(电阻、电容、电位或者频率)发生变化这一特性来实现检测、分析、监控、报警等功能的传感器应用也已日臻成熟。此外，目前各类原位表征测试手段也是一个飞速发展的领域，因为不同的原位测试表征方法能够用来测试物体不同物质性能的变化，它能够更深层次的提供使用先进检测手段来对亚稳态物质材料进行在线监测的可能性。

然而目前各类原位表征测试都是单一通过检测设备进行，也即，在需要进行拉曼光谱测试时测试人员需要准备拉曼光谱测试仪器，在需要进行光吸收测试时同样需要准备光吸收测试仪器，在需要进行电学信号的原位测试时，则需要准备电学信号的原位测试仪器，这使得在同时进行多个原位表征测试时，测试人员需要准备多种设备，不仅提高了检测成本，且较为繁琐，大大增加了检测人员的工作量。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，为此，本实用新型提供一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体。本实用新型集多种原位测试于一体，简化了测试装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，包括依次连接的顶板、带有空腔的本体和底板，本体的内部设有安装测试芯片的高低温测试平台，高低温测试平台的周侧设置有对测试芯片进行探测的探针模块；顶板和底板上均设有透光片，高低温测试平台上设有通孔，测试芯片置于通孔内，通孔与两个透光片均位于同一直线上；本体上还设有温度控制组件、静态配气接口和若干个电信号采集接口，顶板上设有动态配气接口。

优选的，温度控制组件包括温控传感器以及均与高低温测试平台连接的加热模块和制冷模块，加热模块为加热电阻丝，制冷模块包括液体介质循环管，液体介质循环管与本体上设有的液氮循环接口连接。

优选的，顶板和底板均与本体可拆卸式连接，顶板上开设有用于注射气体的微孔，且该微孔形成动态配气接口；顶板的内壁设有凹槽，凹槽的位置与探针模块的位置相适配。

优选的，微孔的直径为2mm。

优选的，顶板和底板的周侧均开设有螺纹孔，顶板和底板均通过固定螺栓与螺纹孔螺纹固定连接；探针通过螺钉固定于底板上。

优选的，底板上设有盛装冷却水的圆形槽，圆形槽分别与本体上设有的腔体冷却水进口和腔体冷却水出口连接。

优选的，顶板内部的周侧和底板内壁的周侧均设有密封槽，且密封槽内设有密封圈。

优选的，本体上还设有尾气处理接头。

优选的，测试芯片为10mm*10mm的石英片，且石英片上刷有一层叉指电极，叉指电极的中部设有供测试光线通过的空缺。

优选的，叉指电极的中部设有供测试光线通过的空缺。

本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型集成拉曼光谱、光吸收、电信号测试于一体，同时具备静态以及动态配气，可提供高低温工作环境，且腔体自带水冷系统，集成化程度高，体积小巧，简化了测试装置，降低检测成本。

(2)本实用新型可同时对材料进行拉曼光谱，光吸收，电学响应进行原位测试，配气系统既可以进行恒量的静态配气也可以进行微量的动态配气。

(3)本实用新型实验平台集成高低温，测试时可进行宽温度域的测试，扩大了测试的适用范围，且所使用的模块为市场较为成熟的模块，同时各个接口亦具有通用性，使用操作方便。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型俯视结构示意图。

图3为本实用新型本体俯视结构示意图。

图4为本实用新型仰视结构示意图。

图5为本实用新型顶板俯视结构示意图。

图6为本实用新型顶板背面结构示意图。

图7为本实用新型底板背面结构示意图。

图8为本实用新型探针结构示意图。

图9为本实用新型高低温测试平台结构示意图。

图10为本实用新型测试芯片结构示意图。

图中标注符号的含义如下：

1-顶板、11-透光片、12-动态配气接口、13-凹槽、14-密封槽、2-本体、21-静态配气接口、22-电信号采集接口、23-尾气处理接头、24-腔体冷却水进口、25-液氮循环接口、26-腔体冷却水出口、3-底板、31-圆形槽、4-温度控制组件、41-加热模块、42-制冷模块、5-高低温测试平台、51-测试芯片、52-叉指电极、6-探针模块。

具体实施方式

如图1-10所示，一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，包括顶板1、本体2和底板3，本体1为中部带有空腔的腔体结构，顶板1和底板3分别置于本体2的顶部和底部，三者连接形成一个密封的腔体。顶板1的四周和底板3的四周都开有螺纹孔，用于与固定螺栓配合，使得顶板1和底板3安装在本体2上。顶板1的中部和底板3的中部都开有通槽，用于安装透光片11；顶板1的中下部开有φ2mm的微孔，即为动态配气接口12，用于利用针筒注射器抽取一定量目标气体，然后注入到腔体内进行动态配气使用；顶板1的内侧外围开设有一圈用于与密封圈配合的密封槽14；由于探针模块6安装在本体1上后高于本体1，故在顶板1的内侧上设有四个与探针模块6的位置相适配的凹槽13，使得顶板1与本体2固定时，探针模块6可包覆于其内。

具体的，底板3中部开设有矩形槽，用于安放内部各个模块，底板3四周也开有密封槽14，用于与密封圈配合，使整个腔体达到一定的密封效果，同时底板3四周内部开设有圆形槽31，圆形槽31分别与本体2上设有的腔体冷却水进口24和腔体冷却水出口26连接，用于盛装腔体冷却水。

进一步的，顶板1上的透光片11用于拉曼光谱测试所使用的的激光能够穿过以及反射穿过，底板3上的透光片用于光吸收测试中测试光穿过被测物质，再穿过腔体射入到光吸收测试仪器接收模块。

更进一步的，本体2的内部设有安装测试芯片51的高低温测试平台5，高低温测试平台5的周侧设置有对测试芯片51进行探测的探针模块6；探针模块6由市场成熟的探针模块6组成，前端探针模块6长度可调方向可调，且整体高度可调。

本体2上还设有温度控制组件4、静态配气接口21和若干个电信号采集接口22，顶板1上设有动态配气接口12。温度控制组件4包括温控传感器以及均与高低温测试平台5连接的加热模块41和制冷模块42，加热模块41为加热电阻丝，制冷模块42包括液体介质循环管，液体介质循环管内的冷却液可为液氮；液体介质循环管与本体2上设有的液氮循环接口25连接。高低温测试平台5中部设有通孔，用于光吸收测试时候光线的通过，底部设有固定支架，温度控制组件4使得高低温测试平台5的工作温度范围可达到-150℃～500℃，其中低温是利用通入液氮进行低温传输，高温利用电阻丝加热。

本体2上还设有电信号采集接口22、静态配气接口21以及尾气处理接头23，尾气处理接头23用于将接入发有害气体排出。

测试芯片51为10mm*10mm的石英片，且石英片上刷有一层叉指电极52，叉指电极52的中部设有供测试光线通过的空缺，用于测试光线能够顺利透过芯片。

下面结合实施例中的附图对该装置的工作过程进行详细描述。

第一步，将液氮循环接口25，腔体冷却水出口26，电信号采集接口22，温度传感器接口，气体进气口(静态配气接口21和动态配气接口12)以及尾气处理接头23与相应的仪器接好。

第二步，打开顶板1，将被测材料涂覆在测试芯片51的表面，将测试芯片51置于高低温测试平台5的中心位置，调整可调节探针模6块的位置，使得测试芯片51的电极与探针模块6接触，再盖上顶板1。

第三步，根据测试的需求，将高低温测试平台5设置到合适的温度，如果是高温测量，需通入腔体冷却水循环，避免高温辐射，使本体1过热；通过气体配气接口通入目标气体，或者通过动态配气接口12通入气体，使用拉曼光谱仪发出激光透过顶板1上的透光片11照射到测试芯片51上，利用光纤从底板3上的透光片11将透射光引入到光吸收测试仪器上，通过与电信号连接的源表进行电信号采集，这样便实现了对于材料的拉曼光谱，光吸收以及电信号的原位测试。

以上仅为本实用新型创造的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型创造，凡在本实用新型创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，其特征在于，包括依次连接的顶板(1)、带有空腔的本体(2)以及底板(3)，所述本体(2)的内部设有安装测试芯片(51)的高低温测试平台(5)，所述高低温测试平台(5)的周侧设置有对测试芯片(51)进行探测的探针模块(6)；所述顶板(1)和底板(3)上均设有透光片(11)，所述高低温测试平台(5)上设有通孔，测试芯片(51)置于通孔内，所述通孔与两个所述透光片(11)均位于同一直线上；所述本体(2)上还设有温度控制组件(4)、静态配气接口(21)和若干个电信号采集接口(22)，所述顶板(1)上设有动态配气接口(12)。

2.根据权利要求1所述的一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，其特征在于：所述温度控制组件(4)包括温控传感器以及均与高低温测试平台(5)连接的加热模块(41)和制冷模块(42)，所述加热模块(41)为加热电阻丝，所述制冷模块(42)包括液体介质循环管，所述液体介质循环管与本体(2)上设有的液氮循环接口(25)连接。

3.根据权利要求1所述的一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，其特征在于：所述顶板(1)和底板(3)均与本体(2)可拆卸式连接，所述顶板(1)上开设有用于注射气体的微孔，且该微孔形成动态配气接口(12)；所述顶板(1)的内壁设有凹槽(13)，所述凹槽(13)的位置与探针模块(6)的位置相适配。

4.根据权利要求3所述的一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，其特征在于：所述微孔的直径为2mm。

5.根据权利要求1所述的一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，其特征在于：所述顶板(1)和底板(3)的周侧均开设有螺纹孔，所述顶板(1)和底板(3)均通过固定螺栓与螺纹孔螺纹固定连接；所述探针模块(6)通过螺钉固定于底板(3)上。

6.根据权利要求1所述的一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，其特征在于：所述底板(3)上设有盛装冷却水的圆形槽(31)，所述圆形槽(31)分别与本体(2)上设有的腔体冷却水进口(24)和腔体冷却水出口(26)连接。

7.根据权利要求1所述的一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，其特征在于：所述顶板(1)内部的周侧和底板(3)内壁的周侧均设有密封槽(14)，且密封槽(14)内设有密封圈。

8.根据权利要求1所述的一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，其特征在于：所述本体(2)上还设有尾气处理接头(23)。

9.根据权利要求1所述的一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，其特征在于：所述测试芯片(51)为10mm*10mm的石英片，且石英片上刷有一层叉指电极(52)。

10.根据权利要求9所述的一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体，其特征在于：所述叉指电极(52)的中部设有供测试光线通过的空缺。

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