[发明专利]一种测试红外光学材料热光系数的温控装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种测试红外光学材料热光系数的温控装置及其使用方法，将单面抛光的红外光学材料样品通过样品固定支架固定在温控台上，样品的抛光面朝上；盖上密封盖，将导气管与真空泵连接，抽出样品仓内的空气，使得其仓内压力低于0.1Pa；采用加热方式或制冷方式将温控台温度调节至设定温度，并保温2个小时以上，使得待测样品的温度趋于均匀，然后采用红外椭偏仪测试样品的折射率；测试样品在多个温度下的折射率，将不同温度下的折射率差除以温度差，即获得样品的热光系数。本发明将温控装置与红外椭偏仪结合，可用于测试‑60℃～400℃温度范围内红外光学材料的热光系数。

技术领域

本发明涉及实验装置领域，具体涉及一种测试红外光学材料热光系数的温控装置及使用方法。

背景技术

红外光学材料包括锗、硅、硒化锌、硫化锌、硫系玻璃等晶体材料和玻璃材料，它们在红外热成像、红外测温、红外制导、红外遥感等领域有着非常广泛的应用。这类材料具有巨大的市场潜力，目前每年的市场规模超过一百亿元人民币。

在红外光学元件的设计制造中，材料的线性折射率(n)及其热光系数(dn/dT)是两个关键技术参数。红外光学材料在室温下的折射率一般采用最小偏向角法、棱镜耦合法或椭偏法测试。然而，目前与上述测试方法匹配的光学控温装置十分稀少，导致红外光学材料的dn/dt不易获得。市场上仅有的几款光学控温装置与折射率测试设备配合可实现室温以上折射率的准确测试，但在室温以下(特别是0℃度以下)，尽管有流动的惰性气体保护，样品表面仍然易凝结水汽或结霜，导致难以测得可靠的折射率，从而无法获得有效的热光系数。

发明内容

本发明的目的是提供一种测试红外光学材料热光系数的温控装置，能够获得红外光学材料在低温(0℃以下)下可靠的热光系数。

本发明的另一目的是提供上述测试红外光学材料热光系数的温控装置的使用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种测试红外光学材料热光系数的温控装置，包括带开口的箱体以及匹配盖合在箱体开口表面的密封盖，箱体端面与密封盖端面之间设有环状密封圈，所述箱体内部设有样品仓，所述样品仓中间位置固定有矩形块状温控台，所述温控台由高热导率材料制成，所述温控台上还设有样品固定支架，红外光学材料样品通过样品固定支架固定在温控台上，

所述温控台正上方的箱体上设有与温控台连通的四个通道，分别为制冷通道入口、加热通道、测温热电阻通道和制冷通道出口，所述制冷通道入口、制冷通道出口与外接的制冷剂循环泵构成回路，所述加热通道中放置加热元件，所述测温热电阻通道中放置热电阻，所述热电阻、加热元件、制冷剂循环泵分别与控温系统电连接，

所述样品仓上方的箱体上还设有与样品仓连通的导气管，所述导气管外接真空泵，

所述样品仓的四周设有冷却液循环管道，箱体的一侧上方设有冷却液循环管道入口，箱体另一侧上方设有冷却液循环管道出口，冷却液循环管道入口、冷却液循环管道出口与外接的冷却液循环泵构成回路，

所述密封盖两侧中间部位各开设一个通光窗口。

优选的，所述箱体的开口边沿处设置有用于容纳密封圈的密封槽。

优选的，所述通光窗口的材质为ZnSe晶体。

优选的，所述高热导率材料采用碳化硅、氮化硼或铜。

优选的，所述箱体的材质为不锈钢。

优选的，所述热电阻的分度号为Pt100。

优选的，所述加热元件为镍铬合金电阻丝Cr20Ni80。

本发明还提供上述测试红外光学材料热光系数的温控装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)将单面抛光的红外光学材料样品通过样品固定支架固定在温控台上，样品的抛光面朝上；