[发明专利]一种高灵敏度的光热偏转光谱测试装置及校准方法

权利要求书

1.一种高灵敏度的光热偏转光谱测试装置，其特征在于，包括互相垂直的探测光光路和泵浦光光路，其中，沿泵浦光光路依次布置有泵浦光光源(1)、单色仪(2)、光学斩波器(3)、泵浦光透镜组(5)和吸收池(9)；沿探测光光路依次布置有探测光光源(6)、空间滤波系统(7)、探测光聚焦透镜(8)、吸收池(9)和位敏探测器(10)；

所述位敏感测器(10)的信号输出端与锁相放大器(11)的信号输入端相连，锁相放大器(11)的输出端连接至电脑(12)；单色仪(2)的信号控制端与电脑(12)相连，光学斩波器(3)的信号输出端与锁相放大器(11)的信号输入端相连；

所述的空间滤波系统(7)包括沿光路布置的空间滤波聚焦透镜(71)、微孔(72)、空间滤波准直透镜(73)和光阑(74)；探测光经空间滤波聚焦透镜(71)聚焦后通过微孔(72)，再经过空间滤波准直透镜(73)后转化为平行光，接着经过光阑(74)滤去探测光干涉条纹；

所述吸收池(9)包括样品架(93)、样品皿(95)和位移台(96)，所述的样品架(93)用于固定涂覆了待测薄膜(91)的样品基底(92)，所述的样品架(93)放置于的样品皿(95)内，所述的样品皿(95)内用于容纳导热介质(94)，样品皿(95)的位置由位移台(96)控制；泵浦光与探测光分别经过聚焦后，在待测薄膜(91)表面相交。

2.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置，其特征在于，所述的泵浦光光路在光学斩波器(3)和泵浦光透镜组(5)之间还布置有潜望镜(4)，所述单色仪(2)出射的光斑通过潜望镜(4)旋转，使光斑在沿泵浦光PP方向的尺寸最大化。

3.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置，其特征在于，所述的单色仪(2)配备有滤光片组，每个滤光片在透射波段的透过率在90％以上。

4.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置，其特征在于，所述的泵浦光透镜组(5)包括泵浦光准直透镜(51)和泵浦光聚焦透镜(52)，泵浦光先通过泵浦光准直透镜(51)转化为平行光，再通过泵浦光聚焦透镜(52)聚焦，功率密度约为50-1000mW cm^-2。

5.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置，其特征在于，所述的空间滤波系统(7)采用笼式结构，空间滤波聚焦透镜(71)、微孔(72)与空间滤波准直透镜(73)的相对位置固定；其中，空间滤波准直透镜(73)的焦距大于空间滤波聚焦透镜(71)的焦距，空间滤波准直透镜(73)的焦距为150-300mm，空间滤波聚焦透镜(71)的焦距为30-50mm；微孔(73)的直径为15-100μm。

6.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置，其特征在于，探测光聚焦透镜(8)的焦距为100-300mm。

7.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置，其特征在于，探测光光源(6)发出的探测光PB经过空间滤波系统(7)与探测光聚焦透镜(8)后，在焦点处的光斑直径为10-100μm，并距离待测薄膜(91)外表面10-100μm。

8.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置，其特征在于，所述的位敏探测器(10)配备有与探测光光源(6)发出的探测光PB波长匹配的带通滤光片；测试过程中，到达位敏探测器(10)的探测光PB功率接近位敏探测器(10)的检测功率上限。

9.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置，其特征在于，所述潜望镜(4)中的每一面反射镜在紫外区与可见光区的反射率均在90％以上；

所述泵浦光透镜组(5)中的透镜以及样品皿(95)在紫外区与可见光区的透过率均在90％以上。

10.一种光热偏转光谱的校准方法，其特征在于，基于权利要求1～9任一所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置，包括如下步骤：

使用在紫外、可见和近红外区吸收率均在98％以上的黑膜作为参比样品，放置于吸收池内的样品基底上，测试得到对应的参比信号；

测试薄膜样品信号除以所述的参比信号，得到相对吸收光谱；

在紫外-可见光谱的强吸收波段取任意点作为绝对吸收率参照，然后将相对吸收光谱转化为绝对吸收光谱。