[实用新型]一种材料相变过程的成像装置

说明书

本实用新型涉及一种材料相变过程的成像装置，包括：量子级联激光器，用于在低温环境下发出成像光；耦合输出结构，用于收集所述成像光并进行准直；扩束装置，用于将准直后的所述成像光扩束成共焦的多束激光；透镜，用于将所述共焦的多束激光转变为平行光并照射到样品板上的测试样品；镜头，用于接收穿过所述测试样品的平行光，并成像于热探测阵列的敏感面上。本实用新型能够有效避免被测样品因加热带来的热辐射干扰。

技术领域

本实用新型涉及成像技术领域，特别是涉及一种材料相变过程的成像装置。

背景技术

二氧化钒是一种具有相变性质的金属氧化物，研究表明，相变前后材料结构的变化使得二氧化钒对红外光呈现出由透射向反射的可逆转变，比如正常制备的二氧化钒在其温度由室温升高至68℃时，由绝缘相转变成金属相，当温度下降至室温时又转变回绝缘相。对这种可逆相变的研究可以追溯到20世纪60年代，当前对二氧化钒的研究主要集中于相变机理以及相变过程的应用。二氧化钒这种相变后所具有的导电特性使其在智能控温薄膜、电子装置、光器件以及光电类设备中具有广泛应用潜力。

硅基二氧化钒是二氧化钒材料体系中非常重要的一个分支，它是通过在硅衬底上先后沉积过渡层和单晶二氧化钒层制备而成。由于硅材料在可见光波段几乎没有透过率，在红外波段具有较好的透过率，且二氧化钒材料本身在红外波段具有较高的透过率，因此其相变过程的观测波段适合采用红外波段。然而，加热至68℃后的二氧化钒及硅衬底材料本身也会产生较强的热辐射，其中心波长在8μm左右，因此采用常规的8-14μm热探测阵列来成像观测时，会受其自身热辐射的影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种材料相变过程的成像装置，能够有效避免被测样品因加热带来的热辐射干扰。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种材料相变过程的成像装置，包括：

量子级联激光器，用于在低温环境下发出成像光；

耦合输出结构，用于收集所述成像光并进行准直；

扩束装置，用于将准直后的所述成像光扩束成共焦的多束激光；

透镜，用于将所述共焦的多束激光转变为平行光并照射到样品板上的测试样品；

镜头，用于接收穿过所述测试样品的平行光，并成像于热探测阵列的敏感面上。

所述量子级联激光器为脊条型端面出光器件，工作波长为60μm-250μm。

所述耦合输出结构为离轴抛物面反射镜，所述离轴抛物面反射镜的直径焦距比大于或等于1。

所述低温环境通过制冷机实现，所述量子级联激光器和耦合输出结构均位于所述低温环境内，所述低温环境设置有密封窗片，准直后的所述成像光穿过所述密封窗片到达所述扩束装置。

所述扩束装置为90度二维摆动反射镜，所述90度二维摆动反射镜在两个维度上的反射镜沿成像光传播方向的投影尺寸相同。

所述透镜为双凸透镜。

所述样品板的透过率超过80％。

所述镜头中的光学元件的材质为高阻硅，所述热探测阵列的工作波长为60μm-300μm。

所述扩束装置、透镜、样品板、镜头和热探测阵列通过光路支架竖直依次排布，实现桌面式的竖直方向的成像光路。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：