CN219347665U - 一种多探头太赫兹检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多探头太赫兹检测系统，包括光源装置、控制器、工艺处理单元、运输装置和两个以上连接控制器的检测探头；运输装置运输样品且形成样品的移动路径，工艺处理单元设置在移动路径中且工艺处理单元前后分别设有前检测探头和后检测探头；前检测探头和后检测探头设有检测点，检测点设置在移动路径上，运输装置实现样品经过前检测探头和后检测探头时样品相对于前检测探头和后检测探头的检测点的位置相同。本实用新型中的前检测探头和后检测探头可以在工艺处理前后分别对样品进行检测，应用于检测涂层厚度中可以分别对涂覆后和烘干后的涂层厚度进行检测；控制器获取样品上同一位置在工艺处理前后的变化，可以为设备参数调试提供依据。

Description

一种多探头太赫兹检测系统

技术领域

本实用新型涉及太赫兹光谱仪领域，更具体地，涉及一种多探头太赫兹检测系统。

背景技术

太赫兹波是介于红外线和毫米波之间的一个特殊频段，通常频率在0.1THz到10THz(1THz＝10¹²Hz)之间。太赫兹波在电磁波谱的位置比较特殊导致其有许多独特性质，大分子的振动和转动能级大多在太赫兹的波段内，而大分子，尤其是生物和化学大分子具有本身物性的物质基团，因而太赫兹光谱仪能通过对特征频率的分析获取样品的物质结构和物性，分析和准确鉴定样品。在太赫兹检测系统中，光纤飞秒激光器发出两束飞秒激光，一束作为泵浦光，另一束作为探测光；泵浦光经光纤传输到发射天线上，在偏置电压的作用下产生太赫兹波，太赫兹波经透射和/或反射后携带待测样品的信息被太赫兹探测器所接收，通过波谱分析技术可以得到样品的物理信息。样品的检测结果的波形是利用光学延迟线装置通过改变穿过样品的不同时刻的太赫兹脉冲电场强度的泵浦光和探测光的光程差来测量的。

现有的太赫兹时域光谱仪一般为一个检测探头，只能对单个位置进行检测。在实际应用过程中存在不便，例如采用太赫兹光谱技术检测电容涂层厚度时，产品是否符合检验标准是通过检测烘干后的涂层厚度数据确定的，因此需要根据烘干后的涂层厚度数据来调节设备的参数。由于涂覆后的涂层比烘干后的涂层厚，如果每次调节只检测烘干后的涂层厚度数据，就会造成调试过程中材料的浪费，因此需要检测涂覆后的涂层厚度数据和烘干后的涂层厚度数据，两者之间需要不断地调试来建立对应的函数关系，最终通过检测涂覆后的涂层厚度数据来确定调节的参数是否合适。单一检测探头的太赫兹光谱仪多次检测操作繁琐、效率较低，而且由于同一样品不同位置的涂层厚度信息会有轻微的变化，很难在两个设备之间实现样品涂覆后和烘干后涂层厚度数据变化对应关系的准确计算。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种多探头太赫兹检测系统，用于解决单一检测探头太赫兹光谱仪不便进行样品工艺处理前后同一位置变化的检测和对比的问题。

本实用新型采取的技术方案是一种多探头太赫兹检测系统，包括光源装置，还包括控制器、工艺处理单元、运输装置和两个以上检测探头，所述光源装置与检测探头通过传输光路连接；所述控制器连接检测探头；所述运输装置运输样品且形成样品的移动路径，所述工艺处理单元设置在移动路径中且工艺处理单元前后分别设有前检测探头和后检测探头；所述前检测探头和后检测探头设有用于采集样品信息的检测点，所述检测点设置在移动路径上，所述运输装置实现样品经过前检测探头和后检测探头时样品相对于前检测探头和后检测探头的检测点的位置相同。

所述光源装置用于发出激光，所述传输光路用于传输激光，激光在检测探头处激发太赫兹波。所述控制器用于控制检测探头，维持多探头太赫兹检测系统的运行及处理样品信息。所述工艺处理单元用于对样品进行加工处理。所述检测探头产生太赫兹波并使太赫兹波在检测点处携带样品信息。本技术方案中设有前检测探头和后检测探头，可以在工艺处理前后分别对样品进行检测；所述控制器连接检测探头，可以控制检测探头的检测进程，并获取前检测探头和后检测探头采集到的样品信息，方便后续数据处理中对比前检测探头和后检测探头采集到的样品信息。所述运输装置实现样品经过前检测探头和后检测探头时样品相对于前检测探头和后检测探头的检测点的位置相同，可以检测样品上同一个位置在工艺处理前后的变化，为设备的参数调试和产品质量控制提供依据。本技术方案应用于检测电容涂层厚度中，前检测探头和后检测探头可以分别对涂覆后的涂层厚度和烘干后的涂层厚度进行检测。

进一步地，所述运输装置为传送带，所述工艺处理单元包括加热炉，所述传送带上设有样品位，样品放置在样品位中且随传送带移动，所述前检测探头、加热炉和后检测探头设置在样品上方且沿传送带布置，所述样品位中设有样品点，所述样品点匹配检测点。

所述传送带用于承载样品。所述加热炉用于烘干涂层。所述样品位是指根据前检测探头和后检测探头与传送带的相对位置在传送带上预设的样品放置区域。所述样品点用于预设样品上需要进行检测的位置，由于传送带移动经过前检测探头和后检测探头，可以设置多个样品点对应同一检测点，只需确保在传送带移动的过程中样品点总能匹配上检测点。所述前检测探头、加热炉和后检测探头设置在样品上方且沿传送带布置，检测和烘干过程都不阻碍样品随传送带的运输，提高了效率，节约空间；样品放置在样品位中，可以稳定地随传送带经过前检测探头和后检测探头，确保样品点匹配检测点。

进一步地，所述检测探头包括发射组件、接收组件和检测镜组，所述传输光路包括发射光路和接收光路，所述发射光路连接光源装置和发射组件，所述接收光路连接光源装置和接收组件；所述检测探头内部设有检测光路，所述检测光路依次经过发射组件、检测镜组、检测点、检测镜组、接收组件。

所述发射组件用于发射太赫兹波，所述接收组件用于接收太赫兹波。所述发射光路传输泵浦光，所述接收光路传输探测光。所述检测镜组用于引导太赫兹波、构建检测光路，使太赫兹波经过检测点。在所述检测探头内部完成太赫兹波的发射、接收，在检测点采集到样品信息，相比于传统的台式太赫兹光谱仪，所述检测探头的布置更为灵活自由，提高样品检测的便利性。

进一步地，多探头太赫兹检测系统还包括扫描延迟线组件，所述扫描延迟线组件设置在光源装置和接收组件之间的接收光路上。

所述扫描延迟线组件用于改变光程，实现光学延迟。

进一步地，所述扫描延迟线组件包括运动的音圈电机和设置在音圈电机上的回反射镜；所述音圈电机在控制器的控制下运动，带动回反射镜移动；所述接收光路进入扫描延迟线组件，在回反射镜上转折180°回射，在扫描延迟线组件内形成延长光路。

所述音圈电机用于移动回反射镜。所述回反射镜的运动改变延长光路的光程，调节发射光路和接收光路的光程差，起到产生脉冲信号的作用。音圈电机具有结构简单体积小、高速、响应快等特性，音圈电机可以实现回反射镜组高精度的微位移，保障精确度。

进一步地，所述扫描延迟线组件包括滑轨和位置检测机构，所述音圈电机设置在滑轨上，所述位置检测机构检测音圈电机的位置信息并将音圈电机的位置信息传递到控制器。

所述滑轨用于承载音圈电机，所述音圈电机在电流的驱动下，在滑轨上往返运动。所述控制器接收音圈电机的位置信息。

进一步地，所述扫描延迟线组件包括输入准直器和输出耦合器，所述输入准直器设置在延长光路的起点，所述接收光路通过输入准直器进入扫描延迟线组件；所述输出耦合器设置在延长光路的终点，所述延长光路通过输出耦合器接入接收光路；所述光源装置与扫描延迟线组件、扫描延迟线组件与接收组件通过光纤连接，所述接收光路设置在光纤中。

所述输入准直器用于将接收光路中的光纤光转变为发散角较小的光束入射到扫描延迟线组件中，达到光束准直的目的。所述输出耦合器用于将扫描延迟线组件中的空间光入射到光纤中。

进一步地，所述光源装置包括激光器，所述控制器连接激光器。所述激光器发出激光，激光用于产生太赫兹波。所述控制器给激光器供电。

进一步地，所述激光器连接耦合器，所述耦合器将激光器发出的激光分配到传输光路中。所述耦合器将激光器发出的激光按照一定的比例分成若干组光源，分配到传输光路中。

进一步地，多探头太赫兹检测系统还包括显示屏，所述显示屏连接控制器。所述显示屏可以实时显示经控制器处理的样品信息，操作人员可以根据显示屏所显示的样品信息调节设备的参数，更为直观便捷。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型设有前检测探头和后检测探头，可以在工艺处理前后分别对样品进行检测；所述控制器连接检测探头，可以控制检测探头的检测进程，并获取前检测探头和后检测探头采集到的样品信息，方便后续数据处理中对比前检测探头和后检测探头采集到的样品信息。所述运输装置实现样品经过前检测探头和后检测探头时样品相对于前检测探头和后检测探头的检测点的位置相同，可以检测样品上同一个位置在工艺处理前后的变化，为设备的参数调试和产品质量控制提供依据；应用于检测电容涂层厚度中，前检测探头和后检测探头可以分别对涂覆后的涂层厚度和烘干后的涂层厚度进行检测；所述前检测探头、加热炉和后检测探头设置在样品上方且沿传送带布置，检测和烘干过程都不阻碍样品随传送带的运输，提高了效率，节约空间；样品放置在样品位中，可以稳定地随传送带经过前检测探头和后检测探头，确保样品点匹配检测点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的传输光路结构示意图。

图3为本实用新型的工作示意图。

附图标识说明：激光器1，耦合器2，加热炉3，传送带4，前检测探头5，后检测探头6，第一扫描延迟线组件7，第二扫描延迟线组件8，发射光路9，接收光路10，延长光路11，样品12。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1和2所示，本实施例是一种多探头太赫兹检测系统，包括光源装置，还包括控制器、工艺处理单元、运输装置和两个以上检测探头，光源装置与检测探头通过传输光路连接；控制器连接检测探头；运输装置运输样品12且形成样品12的移动路径，工艺处理单元设置在移动路径中且工艺处理单元前后分别设有前检测探头5和后检测探头6；前检测探头5和后检测探头6设有用于采集样品信息的检测点，检测点设置在移动路径上，运输装置实现样品12经过前检测探头5和后检测探头6时样品12相对于前检测探头5和后检测探头6的检测点的位置相同。

光源装置用于发出激光，传输光路用于传输激光，激光在检测探头处激发太赫兹波。控制器用于控制检测探头，维持多探头太赫兹检测系统的运行及处理样品信息。工艺处理单元用于对样品12进行加工处理。检测探头产生太赫兹波并使太赫兹波在检测点处携带样品信息。

应用于检测电容涂层厚度中，前检测探头5和后检测探头6可以分别对涂覆后的涂层厚度和烘干后的涂层厚度进行检测；控制器连接检测探头，可以控制检测探头的检测进程，并获取前检测探头5和后检测探头6采集到的涂层厚度数据，方便后续数据处理中对两者进行对比。运输装置实现样品12经过前检测探头5和后检测探头6时样品12相对于前检测探头5和后检测探头6的检测点的位置相同，可以检测样品12上同一个位置在工艺处理前后的变化，为设备的参数调试和产品质量控制提供依据。

前检测探头5至少为一个，可以单独设置也可以由若干个检测探头形成一组，后检测探头6与前检测探头5结构相同。本实施例可以应用在有多个工艺处理单元的生产线中，只需在工艺处理单元前后分别设置检测探头。

如图2所示，运输装置为传送带4，工艺处理单元包括加热炉3，传送带4上设有样品位，样品12放置在样品位中且随传送带4移动，前检测探头5、加热炉3和后检测探头6设置在样品12上方且沿传送带4布置，样品位中设有样品点，样品点匹配检测点。

传送带4用于承载样品12。加热炉3用于烘干涂层。样品点用于预设样品12上需要进行检测的位置，由于传送带4移动经过前检测探头5和后检测探头6，可以设置多个样品点对应同一检测点，只需确保在传送带4移动的过程中样品点总能匹配上检测点。前检测探头5、加热炉3和后检测探头6设置在样品12上方且沿传送带4布置，检测和烘干过程都不阻碍样品12随传送带4的运输，提高了效率，节约空间；样品12放置在样品位中，可以稳定地随传送带4经过前检测探头5和后检测探头6，确保样品点匹配检测点。

本实施例中，前检测探头5和后检测探头6均为一个，固定在传送带4正上方，前检测探头5和后检测探头6的检测点也是固定的，样品点随传送带4移动，先后与前检测探头5和后检测探头6的检测点重合。

如图2所示，检测探头包括发射组件、接收组件和检测镜组，传输光路包括发射光路9和接收光路10，发射光路9连接光源装置和发射组件，接收光路10连接光源装置和接收组件；检测探头内部设有检测光路，检测光路依次经过发射组件、检测镜组、检测点、检测镜组、接收组件。

发射组件用于发射太赫兹波，接收组件用于接收太赫兹波。发射光路9传输泵浦光，接收光路10传输探测光。检测镜组用于引导太赫兹波、构建检测光路，使太赫兹波经过检测点。在检测探头内部完成太赫兹波的发射、接收，在检测点采集到样品信息，相比于传统的台式太赫兹光谱仪，检测探头的布置更为灵活自由，提高样品检测的便利性。

本实施例中，发射组件为发射天线，接收组件为接收天线。光源装置发出的激光入射到发射天线，在偏置电压的作用下产生太赫兹波。检测镜组包括聚焦透镜和反射镜，反射镜改变检测光路的方向，聚焦透镜将产生的太赫兹波聚焦成平行光，平行光通过聚焦透镜在检测点处聚焦成小光斑，接收天线将从样品12反射回来的太赫兹波聚集，将光信号转换为微小电流信号，经过前置放大器和锁相放大器转换为电压信号。

如图2所示，多探头太赫兹检测系统还包括扫描延迟线组件，扫描延迟线组件设置在光源装置和接收组件之间的接收光路10上。扫描延迟线组件用于改变光程，实现光学延迟。

本实施例中，光源装置和前检测探头5的接收组件之间的接收光路10上设有第一扫描延迟线组件7，光源装置和后检测探头6的接收组件之间的接收光路10上设有第二扫描延迟线组件8。

扫描延迟线组件包括运动的音圈电机和设置在音圈电机上的回反射镜；音圈电机在控制器的控制下运动，带动回反射镜移动；接收光路10进入扫描延迟线组件，在回反射镜上转折180°回射，在扫描延迟线组件内形成延长光路11。音圈电机用于移动回反射镜。回反射镜的运动改变延长光路11的光程，调节发射光路9和接收光路10的光程差，起到产生脉冲信号的作用。音圈电机具有结构简单体积小、高速、响应快等特性，音圈电机可以实现回反射镜组高精度的微位移，保障精确度。

扫描延迟线组件包括滑轨和位置检测机构，音圈电机设置在滑轨上，位置检测机构检测音圈电机的位置信息并将音圈电机的位置信息传递到控制器。滑轨用于承载音圈电机，音圈电机在电流的驱动下，在滑轨上往返运动。控制器接收音圈电机的位置信息。本实施例中，位置检测机构包括光栅尺和读数头，安装在音圈电机的侧面，读取音圈电机的位置信息。

扫描延迟线组件包括输入准直器和输出耦合器，输入准直器设置在延长光路11的起点，接收光路10通过输入准直器进入扫描延迟线组件；输出耦合器设置在延长光路11的终点，延长光路11通过输出耦合器接入接收光路10；光源装置与扫描延迟线组件、扫描延迟线组件与接收组件通过光纤连接，接收光路10设置在光纤中。输入准直器用于将接收光路10中的光纤光转变为发散角较小的光束入射到扫描延迟线组件中，达到光束准直的目的。输出耦合器用于将扫描延迟线组件中的空间光入射到光纤中。

如图2所示，光源装置包括激光器1，控制器连接激光器1。激光器1发出激光，激光用于产生太赫兹波。控制器给激光器1供电。激光器1连接耦合器2，耦合器2将激光器1发出的激光分配到传输光路中。耦合器2将激光器1发出的激光按照一定的比例分成若干组光源，分配到传输光路中。本实施例中有两个检测探头，激光的波长为1260nm，功率大于200mw，耦合器2将激光器1发出的激光按照一定的比例分成4组光源，入射到一个检测探头发射组件的脉宽小于100fs，到达一个检测探头发射组件的功率为12-20mw。

多探头太赫兹检测系统还包括显示屏，显示屏连接控制器。显示屏可以实时显示经控制器处理的样品信息，操作人员可以根据显示屏所显示的样品信息调节设备的参数，更为直观便捷。

控制器的作用包括为音圈电机提供电流、驱动音圈电机在滑轨上往返运动；为发射组件提供偏置电压；为激光器1提供电源；接收并处理读数头读取的音圈电机的位置信息；接收并处理接收组件的电压信号。控制器接收并处理信息后，将样品信息实时显示在显示屏上。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书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权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多探头太赫兹检测系统，包括光源装置，其特征在于，还包括控制器、工艺处理单元、运输装置和两个以上检测探头，所述光源装置与检测探头通过传输光路连接；所述控制器连接检测探头；所述运输装置运输样品且形成样品的移动路径，所述工艺处理单元设置在移动路径中且工艺处理单元前后分别设有前检测探头和后检测探头；所述前检测探头和后检测探头设有用于采集样品信息的检测点，所述检测点设置在移动路径上，所述运输装置实现样品经过前检测探头和后检测探头时样品相对于前检测探头和后检测探头的检测点的位置相同。

2.根据权利要求1所述的一种多探头太赫兹检测系统，其特征在于，所述运输装置为传送带，所述工艺处理单元包括加热炉，所述传送带上设有样品位，样品放置在样品位中且随传送带移动，所述前检测探头、加热炉和后检测探头设置在样品上方且沿传送带布置，所述样品位中设有样品点，所述样品点匹配检测点。

3.根据权利要求1所述的一种多探头太赫兹检测系统，其特征在于，所述检测探头包括发射组件、接收组件和检测镜组，所述传输光路包括发射光路和接收光路，所述发射光路连接光源装置和发射组件，所述接收光路连接光源装置和接收组件；所述检测探头内部设有检测光路，所述检测光路依次经过发射组件、检测镜组、检测点、检测镜组、接收组件。

4.根据权利要求3所述的一种多探头太赫兹检测系统，其特征在于，还包括扫描延迟线组件，所述扫描延迟线组件设置在光源装置和接收组件之间的接收光路上。

5.根据权利要求4所述的一种多探头太赫兹检测系统，其特征在于，所述扫描延迟线组件包括运动的音圈电机和设置在音圈电机上的回反射镜；所述音圈电机在控制器的控制下运动，带动回反射镜移动；所述接收光路进入扫描延迟线组件，在回反射镜上转折180°回射，在扫描延迟线组件内形成延长光路。

6.根据权利要求5所述的一种多探头太赫兹检测系统，其特征在于，所述扫描延迟线组件包括滑轨和位置检测机构，所述音圈电机设置在滑轨上，所述位置检测机构检测音圈电机的位置信息并将音圈电机的位置信息传递到控制器。

7.根据权利要求5所述的一种多探头太赫兹检测系统，其特征在于，所述扫描延迟线组件包括输入准直器和输出耦合器，所述输入准直器设置在延长光路的起点，所述接收光路通过输入准直器进入扫描延迟线组件；所述输出耦合器设置在延长光路的终点，所述延长光路通过输出耦合器接入接收光路；所述光源装置与扫描延迟线组件、扫描延迟线组件与接收组件通过光纤连接，所述接收光路设置在光纤中。

8.根据权利要求1所述的一种多探头太赫兹检测系统，其特征在于，所述光源装置包括激光器，所述控制器连接激光器。

9.根据权利要求8所述的一种多探头太赫兹检测系统，其特征在于，所述激光器连接耦合器，所述耦合器将激光器发出的激光分配到传输光路中。

10.根据权利要求1所述的一种多探头太赫兹检测系统，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏连接控制器。

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