[发明专利]透反射式集成装置及光谱仪系统

说明书

本发明涉及一种透反射式集成装置，包括发射模组、接收模组、发射支撑架、接收支撑架、承载台和基底，所述发射模组设置在发射支撑架上，所述接收模组设置在接收支撑架上，所述承载台设置在基底上，用于盛放待测样品，所述发射支撑架和所述接收支撑架可相对移动的设置在基底上，调节发射支撑架和接收支撑架的位置使发射模组所辐射出的太赫兹波聚焦到样品上，经样品反射或透射后汇聚到接收模组，以实现对样品的透射和反射测量。该透反射式集成装置将透射模式和反射模式集成一体使得系统结构更加紧凑、节省了一定的成本。

技术领域

本发明涉及太赫兹时域光谱仪系统，特别是涉及太赫兹时域光谱仪系统中透反射模块的设计。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1～10THz，波长范围0.03～30mm之间的电磁辐射，其波段位于微波与红外之间，是宏观电子学向微观光子学的过渡区。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，THz波段光子的能量约为1～10meV，不会对生物组织产生有害的电离辐射，相较于可见光与红外光谱，其穿透能力更强，且不易受瑞利散射的影响可用于生物成像、医疗诊断等；太赫兹辐射具有相干性，能够直接得到所测物质的振幅和相位信息从而计算所测物质的折射率与吸收系数等；许多生物大分子的振动和转动频率都处在太赫兹频段，所以利用太赫兹辐射还可以对生物分子进行指纹识别，从而检测物质结构的微小差异；太赫兹辐射很容易透过非金属和非极性材料可以用于透过包装材料用于生产中的质量控制和出入镜的安检等。

太赫兹光谱仪用于测量物质的光谱信息时一般有三种模式：透射式、反射式以及衰减全反射式。透射式顾名思义就是太赫兹脉冲透过样品被探测器接收，对比有无样品时探测器接收到的太赫兹信号得出待测样品的光谱信息，一般用于测量固体粉末压片；反射式则是测量一些液体状物质，太赫兹信号不易穿透，通过测量太赫兹信号在待测样品前表面的反射信号得出待测样品的光谱信息；衰减全反射式则是根据太赫兹信号全反射时倏逝波进入样品的深度来得出待测样品的光谱信息。一般这三种模式都需要单独的模块来实现功能，结构复杂，操作起来极其不便。

发明内容

基于此，有必要针对太赫兹时域光谱仪测量模式单一且操作不方便的问题，提供一种透反射式集成装置，用于光谱仪系统中使得光谱仪可同时实现透射和反射测量。

一种透反射式集成装置，包括：

发射模组，包括第一对离轴抛物面镜，用于通过所述第一对离轴抛物面镜发射出太赫兹波；接收模组，包括第二对离轴抛物面镜，用于通过所述第二对离轴抛物面镜接收经样品反射或者透射后的太赫兹波；发射支撑架，用于支撑所述发射模组；接收支撑架，用于支撑所述接收模组；承载台，用于盛放待测样品；基底，所述基底具有中心轴，所述发射支撑架和所述接收支撑架可相对移动地设置在基底上，使得设置在所述发射支撑架上的发射模组中的离轴抛物面镜的焦点和设置在所述接收支撑架上的接收模组中的离轴抛物面镜的焦点重合并位于中心轴上；所述承载台具有放置样品的参照点，所述参照点位于所述基底的中心轴上。

在其中一个实施例中，所述发射模组还包括光电导天线辐射端；所述第一对离轴抛物面镜包括第一离轴抛物面镜和第二离轴抛物面镜；所述发射支撑架包括第一支撑架和第二支撑架；所述光电导天线辐射端和所述第一离轴抛物面镜相对设置在第一支撑架上且基本上处于同一水平面，并使得光电导天线辐射端处于第一离轴抛物面镜的焦点处；所述第二离轴抛物面镜设置在第二支撑架上，并使得第一离轴抛物面镜的抛物面开口和第二离轴抛物面镜的抛物面开口在竖直方向上相对。所述光电导天线辐射端在第一离轴抛物面镜的焦点处向第一离轴抛物面镜辐射出太赫兹波，所述太赫兹波经第一离轴抛物面镜准直后，由第二离轴抛物面镜发射出去。

在其中一个实施例中，所述第一支撑架和第二支撑架之间设置滑动部件，使得第一支撑架在滑动部件的带动下可以相对第二支撑架滑动，以改变太赫兹波在发射模组中的传输路径，进而调节所述发射模组所发出的太赫兹波的能量大小，所述滑动部件优选为滑轮或滑轨。