[实用新型]一种用于鉴别有机物成分和含量的光学装置有效
申请号: | 201720212524.6 | 申请日: | 2017-03-06 |
公开(公告)号: | CN206540823U | 公开(公告)日: | 2017-10-03 |
发明(设计)人: | 何林李;尉鹏飞;王艳伟;李士本;段艳敏;朱海永;于永丽 | 申请(专利权)人: | 温州大学 |
主分类号: | G01N21/3581 | 分类号: | G01N21/3581;G01N21/3577 |
代理公司: | 浙江永鼎律师事务所33233 | 代理人: | 陆永强 |
地址: | 325000 浙江省温州市瓯海区东*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 鉴别 有机物 成分 含量 光学 装置 | ||
技术领域
本实用新型属于检测装置技术领域,具体是涉及一种用于鉴别有机物成分和含量的光学装置。
背景技术
太赫兹光是一种介于微波和红外之间的辐射频率范围在0.1~10THz、波长范围在3mm~30um的电磁波。在电子学领域里,这种波段的电磁波被称为毫米波及亚毫米波,而在光学领域里,它则被称为远红外射线。透过物质发出的太赫兹光谱包含着非常丰富的物理和化学信息,研究物质在该波段的光谱对于物质结构的探索具有重要的意义。与传统光源相比,太赫兹激光具有很多独特的性质,例如瞬态性、低能性、宽带性、相干性等,以及对很多极性物质的穿透力强和对极性分子有强烈的吸收性等,因此它在基础研究领域、医学领域、工业领域、军事领域及生物领域中具有非常重要的应用前景。太赫兹光谱技术是一种新兴的、高效的相干探测技术,由于许多极性大分子在振动能级间的跃迁和转动能级间的跃迁正好处于太赫兹光谱范围,甚至在太赫兹频段存在大量的DNA分子主链间的受激本征共振,因此有机生物分子的太赫兹光谱可以反映由分子内或分子间集体振动和晶格振动引起的低频振动模的本征特性。此外,在吸收光谱中观察的集体振动模式由整个分子的构形和构象决定,反映出分子与环境之间的相互作用,因此太赫兹光谱还可以为分子的构形和构象提供了直接的特征谱。总之,太赫兹激光具有较低的光子能量,在进行样品探测时不会产生有害的光致电离,是一种行之有效的无损探测方法,可应用于有机生物分子构象研究、基因结构鉴定及同质异构体鉴别等方面。
发明内容
本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题,提供一种用于鉴别有机物成分和含量的光学装置,利用有机物分子的振动、转动特征频率均处在太赫兹光谱范围内,且与太赫兹激光相互作用可产生共振反应,从而快速灵敏地鉴别出有机物样品的成分和含量。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种用于鉴别有机物成分和含量的光学装置,包括激光器、分束器、抛物反射镜、太赫兹感应晶体和锁相器,所述激光器发射激光,分束器将激光分束成探测激光和激发激光,所述探测激光和激发激光途径各自支路,通过抛物反射镜汇聚合束,同步汇聚于太赫兹感应晶体上,所述太赫兹感应晶体的后端设有分光器,所述锁相器上设有光电探头,锁相器和光电探头之间通过光电探头数据线连接,所述光电探头设置在分光器的后端,用于探测接受分光器传输过来的光信号,所述探测激光支路包括全反射镜、延时器和聚焦镜,所述全反射镜、延时器和聚焦镜依次放置,所述激发激光支路包括斩波器、滤光器、聚焦镜和太赫兹转换晶体,所述斩波器、滤光器、聚焦镜和太赫兹转换晶体依次放置,所述斩波器通过斩波器控制线与锁相器相连,所述抛物反射镜数量为两个,抛物反射镜的摆放呈“八”字型,所述左侧抛物反射镜的中心处设有圆形小孔,所述抛物反射镜之间设有待测有机物样品。
作为优选,所述太赫兹感应晶体和分光器之间设有波晶片和聚焦镜,波晶片位于所述太赫兹感应晶体的后端,聚焦镜位于波晶片的后端。
作为优选,所述分光器和光电探头之间设有滤光器。
作为优选,所述延时器由全反射镜和直线平移台构成,所述全反射镜的数量为两个,均固定于直线平移台上,所述两个全反射镜的角度互为直角。
使用上述光学装置鉴别有机物成分和含量的方法为:
步骤(1),激光器发射激光,分束器将激光分束成探测激光和激发激光;
步骤(2),激发激光分别穿过斩波器和滤波器,由聚焦镜汇聚到太赫兹转换晶体上,与太赫兹转换晶体作用产生太赫兹激光,太赫兹激光经抛物反射镜收集,然后与待测有机物样品相互作用并透射,再经抛物反射镜汇聚到太赫兹感应晶体上,其中,斩波器与锁相器相互配合,用于压制基频强信号同时锁住高频弱信号,从而有效提取载有样品信息的高频弱信号,提高信噪比,滤光器可调节激发激光光强大小;
步骤(3),探测激光经全反射镜、延时器和聚焦镜后,穿过左侧抛物反射镜上的小孔,再经抛物反射镜汇聚到太赫兹感应晶体上,其中,延时器通过沿探测激光传输方向平移全反射镜组来实现探测激光和激发激光之间的延时调控,实现探测激光与太赫兹激光同步并共同汇聚到太赫兹感应晶体上;
步骤(4),载有待测有机物样品信息的光信号经太赫兹感应晶体和波晶片调制后,被分光器分成两路对比光束,两路对比光束分别经滤光器,被光电探头探测接受,通过光电探头数据线传送到锁相器,锁相器对载有待测有机物样品信息的载波信号进行分析对比,从而解析出其携带的样品信息。
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