本發(fā)明屬于薄膜熱性能檢測，尤其是涉及一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、目前，傳統(tǒng)的薄膜材料相變溫度測量方法通常基于熱電偶或紅外線傳感器等技術(shù)，但這些方法存在一些問題。如現(xiàn)有的相變薄膜材料熱性能測試的光反射功率接收模塊是和儀器下半部分爐腔是分離的。由于樣品位置不固定的松動或者光路部分相對于爐腔部分的晃動，導(dǎo)致每次實(shí)驗(yàn)光路都不會固定的位置，導(dǎo)致光路不是準(zhǔn)直照射在樣品上，所以每次做實(shí)驗(yàn)都需要花費(fèi)時間調(diào)試儀器，也會導(dǎo)致測試結(jié)果準(zhǔn)確性差，但是經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)只有光線垂直照射加熱爐中的樣品時，才能最小損失光功率并及時反饋光功率的變化，所以儀器的光學(xué)部分和加熱部分要有確切的位置并且固定，所以這是相變薄膜材料熱性能測試中面臨的一個挑戰(zhàn)；另外會考慮到采用拉曼光譜分析，拉曼光譜分析是一種現(xiàn)代光譜分析方法，同一種物質(zhì)所對應(yīng)的不同晶相所對應(yīng)的拉曼特征峰不同，因此對薄膜樣品進(jìn)行加熱，在不同溫度下測量其拉曼峰，再根據(jù)拉曼特征峰判斷其處于何種晶體狀態(tài)。對于同一種材料，其在某一溫度下的拉曼特征峰與將其退火到室溫后所測得的拉曼特征峰可能有較大差異，因此傳統(tǒng)拉曼光譜儀只可以測量室溫下樣拉曼信號。光功率模塊僅能夠測量薄膜材料的相變溫度，但無法準(zhǔn)確確定材料所處的晶體狀態(tài)。所以現(xiàn)在的儀器只用來檢測光反射功率，進(jìn)而輸出光信號，測試任務(wù)單一。所以，亟需一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量裝置及方法，簡化相變薄膜材料相變溫度測量的過程，同時提高相變溫度測量的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量裝置及方法，解決上述技術(shù)存在的現(xiàn)有儀器的光學(xué)裝置操作繁瑣、測量結(jié)果誤差大及測量性能單一的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量裝置，包括光學(xué)組件固定架和真空腔，所述真空腔通過法蘭連接在所述光學(xué)組件固定架的下方；所述光學(xué)組件固定架上設(shè)置有光電探測器、第一分光組件、第二分光組件、第一聚焦鏡、ccd傳感器、反光鏡、第二聚焦鏡和激光器；所述第二分光組件設(shè)置在所述激光器的發(fā)射端，所述第一聚焦鏡設(shè)置在所述第二分光組件的下方，所述第一分光組件和所述光電探測器依次設(shè)置在所述第二分光組件的上方，所述第二聚焦鏡和反光鏡依次設(shè)置在所述第一分光組件的右側(cè)。

3、優(yōu)選的，所述真空腔內(nèi)設(shè)置有加熱腔體，所述加熱腔體內(nèi)設(shè)置有樣品臺，所述真空腔的上方與所述樣品臺之間設(shè)置有樣品臺接受架。

4、優(yōu)選的，所述光電探測器探測待測樣品經(jīng)過所述第一聚焦鏡、所述第二分光組件及所述第一分光組件反射的激光，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號輸出。

5、優(yōu)選的，所述ccd傳感器接收待測樣品經(jīng)過所述第一聚焦鏡、所述第二分光組件、所述第一分光組件、所述第二聚焦鏡、所述反光鏡反射的激光，最后輸出拉曼信號。

6、優(yōu)選的，所述第一分光組件與所述第二分光組件的結(jié)構(gòu)完全相同，均包括分光鏡架和分光鏡。

7、本發(fā)明還提供了一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量方法，包括以下步驟：

8、步驟1、激光器向左發(fā)射一束激光通過第二分光組件，第二分光組件將射入的激光分成兩部分，一部分直接通過第二分光組件水平向左，另一部分在第二分光組件的作用下水平向下經(jīng)過第一聚焦鏡射入樣品臺表面，調(diào)整光路，使第一分光組件和樣品處于同心軸上，這樣激光便可準(zhǔn)直入射到樣品上，從而保證反射激光和入射激光重合，便于后續(xù)實(shí)驗(yàn)；

9、步驟2、樣品臺表面將入射的激光經(jīng)過反射向上射入第一聚焦鏡、第二分光組件、第一分光組件；隨后從第一分光組件出來反射的激光分成兩路，一路水平向上到達(dá)光電探測器探測反射光功率變化信號，另一路水平向右的反射光信號經(jīng)過第二聚焦鏡和反光鏡然后到達(dá)ccd傳感器來探測其拉曼信號。

10、因此，本發(fā)明采用上述一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量裝置及方法，具有以下有益效果：

11、(1)將光學(xué)組件固定架和真空腔通過法蘭固定，避免因?yàn)榛蝿訉?dǎo)致光路偏移產(chǎn)生的誤差，減小相變薄膜材料相變溫度測量過程中因?yàn)楦杀玫葍x器啟動時對光學(xué)裝置部分的影響，提高相變溫度測量的準(zhǔn)確性；

12、(2)光學(xué)部件一體化設(shè)計，光路確定，不用頻繁調(diào)整光路，簡化了相變薄膜材料相變溫度測量的過程；

13、(3)通過ccd傳感器探測薄膜材料的拉曼信號，分析化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)，提高測試裝置多功能性，提高了整體應(yīng)用的多樣性。

14、下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量裝置，其特征在于：包括光學(xué)組件固定架和真空腔，所述真空腔通過法蘭連接在所述光學(xué)組件固定架的下方；所述光學(xué)組件固定架上設(shè)置有光電探測器、第一分光組件、第二分光組件、第一聚焦鏡、ccd傳感器、反光鏡、第二聚焦鏡和激光器；所述第二分光組件設(shè)置在所述激光器的發(fā)射端，所述第一聚焦鏡設(shè)置在所述第二分光組件的下方，所述第一分光組件和所述光電探測器依次設(shè)置在所述第二分光組件的上方，所述第二聚焦鏡和反光鏡依次設(shè)置在所述第一分光組件的右側(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量裝置，其特征在于：所述真空腔內(nèi)設(shè)置有加熱腔體，所述加熱腔體內(nèi)設(shè)置有樣品臺，所述真空腔的上方與所述樣品臺之間設(shè)置有樣品臺接受架。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量裝置，其特征在于：所述光電探測器探測待測樣品經(jīng)過所述第一聚焦鏡、所述第二分光組件及所述第一分光組件反射的激光，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號輸出。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量裝置，其特征在于：所述ccd傳感器接收待測樣品經(jīng)過所述第一聚焦鏡、所述第二分光組件、所述第一分光組件、所述第二聚焦鏡、所述反光鏡反射的激光，最后輸出拉曼信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量裝置，其特征在于：所述第一分光組件與所述第二分光組件的結(jié)構(gòu)完全相同，均包括分光鏡架和分光鏡。

6.一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種光學(xué)一體化設(shè)置的薄膜材料相變溫度測量裝置及方法，屬于薄膜熱性能檢測技術(shù)領(lǐng)域，包括光學(xué)組件固定架和真空腔，真空腔通過法蘭連接在光學(xué)組件固定架的下方；光學(xué)組件固定架上設(shè)置有光電探測器、第一分光組件、第二分光組件、第一聚焦鏡、CCD傳感器、反光鏡、第二聚焦鏡和激光器；第二分光組件設(shè)置在激光器的發(fā)射端，第一聚焦鏡設(shè)置在第二分光組件的下方，第一分光組件和光電探測器依次設(shè)置在第二分光組件的上方，第二聚焦鏡和反光鏡依次設(shè)置在第一分光組件的右側(cè)，本發(fā)明所提供的裝置及方法，簡化了相變薄膜材料相變溫度測量的過程，同時提高了相變薄膜材料相變溫度測量的準(zhǔn)確性及多樣性。

技術(shù)研發(fā)人員：任玲玲,金森林,李碩,李孟蓮,賀建蕓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國計量科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19