[发明专利]多变量耦合原位光学反射和电导测试装置和测试方法

说明书

本发明公开了一种多变量耦合原位光反射和光电导测试装置，包括原位测试池，以及与该原位测试池连接的温控装置、电学测试源表、真空泵系统和气氛系统，该原位测试池上方还设有探测光信号发生源、激发光发生源、光电探测器，该测试装置还包括与信号光光电探测器连接的功率计，该测试装置还包括计算机，对温控装置、电学测试源表、气氛系统和功率计进行自动控制。本发明能够实现温度、光照气氛和真空的多变量耦合，可以获得高质量、高灵敏度的原位稳态和瞬态光学吸收和电导的测量。

技术领域

本发明涉及一种材料物性测试领域，尤其涉及一种多变量耦合原位光学反射和电导测试装置和测试方法。

背景技术

材料在光激发下所产生的效应是物理、化学和材料学科研究者共同感兴趣的科学问题。以半导体材料为例，在光子能量高于半导体禁带宽度光的激发下，半导体材料的价电子会被激发到导带，产生高能的电子和空穴(载流子)，会引起如光催化等物理化学效应，近年来受到了人们的广泛关注。这些性能的优劣取决于这些载流子的浓度和其动力学行为特征。如何对材料光照下载流子浓度的变化及其动力学进行实时原位的监控是必须的。

光照导致载流子浓度的变化会直观上导致材料的电学和光学性能发生改变，通过电学测试和光学测试互补可以实现对光生载流子及其动力学进行综合研究。目前，人们基本都是单独地采用电学者光学手段进行测试，这样就很难保证二者测试环境是相同的，也就难以对电学和光学信号对照而对电荷动力学机制进行精确分析。另外，大多现有装置也不能同时实现温度、光照和气氛多场耦合的精确控制，无法满足在服役条件下的和原位光学和电学探测，影响了人们对本领域核心物理化学问题的深入研究。因而，迫切需要一种性价比较高，使用方便，适用性广，具有多场耦合功能和实验参数精确控制的位光反射和光电导测试装置和测试方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种能够对待研究材料在发生物理化学反应过程中的光学性质和电学输运性质的变化同时进行原位测定的多变量耦合原位光学反射和电导测试装置和测试方法。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种多变量耦合原位光反射和光电导测试装置，包括原位测试池，以及与该原位测试池连接的温控装置、电学测试源表、真空泵系统和气氛系统，该原位测试池上方还设有探测光信号发生源、激发光发生源、光电探测器，该测试装置还包括与信号光光电探测器连接的功率计，该测试装置还包括计算机，对温控装置、电学测试源表、气氛系统和功率计进行自动控制。

接上述技术方案，该原位测试池包括底座和盖板，盖板通过胶圈同底座密封连接；底座包括本体、变温样品台和多个电学探针；在底座的外侧密封安装有多个BNC接口，与电学探针相连；底座内设有与外接循环水泵连接的冷却水管道，底座上设置与变温样品台连接的液氮吸入导出管道接口；底座上还设置有与气氛系统、真空泵系统的连接口；底座上还设置与温控系统的电源、信号线连接的温控接口；变温样品台内设有热电偶。

接上述技术方案，该盖板包括本体、光学窗口和气体吹扫管道，光学窗口密封装配在本体上，气体吹扫管道的出口置于光学窗口上。

接上述技术方案，变温样品台上刻有浅的样品槽。

接上述技术方案，变温样品台内置有液氮冷却管道和加热装置，加热装置的电源线和热电偶的信号线通过焊接在变温样品台上的金属管伸出到底座外，金属管与底座为的温控接口相连。

接上述技术方案，温控装置包括温度控制器、液氮泵和液氮罐。

接上述技术方案，真空泵系统包括真空泵和真空度传感器。

接上述技术方案，激发光发生源为激光器或者配有滤光片的弧光灯。

接上述技术方案，探测光信号发生源为激光器或者配有单色滤光片的弧光灯。