[发明专利]基于超结构的可调太赫兹谐振腔及其用于物质分析的方法

说明书

本发明涉及太赫兹器件领域。目的是提供了一种基于超结构的可调太赫兹谐振腔及其用于物质分析的方法，能够利用已有的超材料的研究成果，实现对待测物的定性定量分析。技术方案是：一种基于超结构的可调太赫兹谐振腔，其特征在于该可调太赫兹谐振腔包括固定板模块、可与固定板模块相对运动的移动板模块以及驱动移动板模块的间距调节模块；所述固定板模块包括固定在直线导轨一端的静板支架以及由静板支架支撑且表面附有太赫兹超结构的平行板；所述移动板模块包括通过位移台可滑动地定位在直线导轨上的动板支架以及由动板支架支撑且表面附有太赫兹超结构的平行板；所述间距调节模块包括与直线导轨平行布置的丝杆以及驱动丝杆的双向旋转电机。

技术领域

本发明涉及太赫兹器件领域，具体是一种基于超结构的可调太赫兹谐振腔及其用于物质分析的方法。

背景技术

太赫兹辐射是指频率为0.1THz-10THz间的一段电磁波，其光子能量低，对于很多介电材料和非极性的液体有良好的穿透性，许多极性大分子振动能级间的跃迁和转动能级间的跃迁正好处于太赫兹频率范围。因此，太赫兹波适合用于物质的无损检测分析，在基础生物科学、医药学和材料科学等方面有很大的应用潜力。但由于太赫兹波波长较长，直接进行目标物检测还存在灵敏度低、背景信号干扰严重等不足。

超材料是一种具有亚波长周期性结构的人工电磁材料，在太赫兹波产生、调制、通讯和成像等领域具有广阔的应用前景。随着太赫兹超材料的发展，基于太赫兹超材料的检测技术让太赫兹物质检测的灵敏度有了很大的提升。现有太赫兹超材料的研发主要集中在特征结构尺寸设计和加工材料选择等方面，在有效增强太赫兹信号的同时弱化了太赫兹检测的特异性；部分太赫兹超材料虽具有特征信号自我调节功能，但其制作过程繁琐，稳定性较差。现有的太赫兹超材料还远不能满足实际应用的需求，因此，开发兼顾有一定灵敏度和特异性的结构器件，进一步提升现有太赫兹超材料的性能，对于有效改善太赫兹波的物质分析能力，拓宽太赫兹技术的应用领域具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供了一种基于超结构的可调太赫兹谐振腔及其用于物质分析的方法，能够利用已有的超材料的研究成果，实现对待测物的定性定量分析，具有结构简洁、制作简单以及使用方便的特点。

本发明采用了以下技术方案：

一种基于超结构的可调太赫兹谐振腔，其特征在于该可调太赫兹谐振腔包括固定板模块、可与固定板模块相对运动的移动板模块以及驱动移动板模块的间距调节模块；

所述固定板模块包括固定在直线导轨一端的静板支架以及由静板支架支撑且表面附有太赫兹超结构的平行板；

所述移动板模块包括通过位移台可滑动地定位在直线导轨上的动板支架以及由动板支架支撑且表面附有太赫兹超结构的平行板；

所述间距调节模块包括与直线导轨平行布置的丝杆以及驱动丝杆的双向旋转电机；所述丝杆与位移台中的螺孔啮合，丝杆的一端与双向旋转电机的转轴固连，以通过螺纹传动实现两个平行板之间间距的连续调控；

所述两个平行板的板面相互平行，两个平行板板面上的太赫兹超结构相向而对布置。

所述太赫兹超结构为具有亚波长周期性结构的人工电磁介质，所述平行板在太赫兹频段具有较低折射率和较弱的吸收。

所述动板支架和静板支架侧部均开制有紧定螺孔，用于固定插入的平行板。

所述太赫兹超结构通过光刻或粘贴或螺栓连接的方式附着在平行板的表面。

一种使用所述的基于超结构的可调太赫兹谐振腔进行物质分析的方法，按以下步骤进行：

S1.测量在未添加任何待测物时不同平行板间距下的太赫兹透射脉冲信号，获得谐振腔的平行板间距透射响应特性，并提取不同平行板间距下谐振峰的频率f₀(d)和透射强度T₀(d)；