[发明专利]基于能量传输差分的光热拉曼光谱检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种基于能量传输差分的光热拉曼光谱检测系统，其特征在于：包括用于构建稳态加热的连续激光器(1)，用于构建瞬态加热的脉冲激光器(2)，用于切换激光的翻转式反射镜(3)，用于控制激光能量的滤光片(4)，用于定位加热区域的三维位移平台(5)，用于观测激光光斑在样品上位置的显微镜(6)，用于进行拉曼信号采集的光谱检测器(7)和用于控制整个检测系统的基于LabVIEW的控制器(8)，沿连续激光器(1)和脉冲激光器(2)出射光路水平方向上依次配置滤光片(4)和翻转式反射镜(3)，垂直于水平放置的三维位移平台(5)，该三维位移平台(5)在x、y、z三个方向可调以实现样品的精确定位和观察，所述滤光片(4)和光谱检测器(7)均通过USB2.0接口与基于LabVIEW的控制器(8)连接，所述显微镜(6)与光谱检测器(7)通过显微镜上转接口连接。

2.根据权利要求1所述的基于能量传输差分的光热拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述显微镜(6)可以通过切换不同放大倍数的显微物镜，改变加热区域的大小。

3.根据权利要求1所述的基于能量传输差分的光热拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述脉冲激光器(2)为皮秒脉冲激光器、纳秒脉冲激光器或利用脉冲波形调制的连续激光器。

4.权利要求1所述基于能量传输差分的光热拉曼光谱检测系统的检测方法，其特征在于：具体步骤如下：

(1)样品的制备和表征：从待测样品的块状晶体中制备单层或多层样品，基于凝胶膜和载玻片实现样品转移；

(2)拉曼位移功率系数的获取：通过连续激光器和脉冲激光器分别构造两种不同的能量传输状态：稳态加热和脉冲加热，两种状态下的拉曼位移功率系数由通过拟合拉曼位移与激光功率变化的线性关系得到；

(3)归一化无量纲值的计算：步骤(2)中两种状态下的拉曼位移功率系数比值对应于两种状态下样品的温升比，消除材料的温度系数和激光吸收系数对测量结果的影响；

(4)热仿真及热导率的提取：最终样品的热性能参数通过基于有限体积法的3D数值模拟的方法来模拟样品温升获得。

5.根据权利要求4所述的基于能量传输差分的光热拉曼光谱检测系统的检测方法，其特征在于：所述步骤(2)中连续激光器和脉冲激光器激光源的波长应相同，以保证样品在两种状态下相同的激光吸收系数。