一种基于高阻硅的太赫兹衰减全反射检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于高阻硅的太赫兹衰减全反射检测装置。

背景技术：

太赫兹（THz）是波动频率单位之一。THz波频段大概在0.1-10THz之间，是一种新的、有很多独特优点的辐射源。大多DNA分子和生物大分子其与结构相关的特征振动和转动能级都处在太赫兹波段，对太赫兹波具有独特的响应。因此它们在太赫兹波段具有独特的特征谱，根据这些指纹谱，太赫兹时域光谱技术(Terahertz time-domain spectroscopy, THz-TDS)能够分辨物体的组成成分，分析物体的物理化学性质，为缉毒、反恐、排爆等提供相关的理论依据和探测技术。但是环境中的水对太赫兹波会具有很强的吸收特性，直接采用透射式或者反射式的太赫兹时域光谱系统进行检测：对于含水样品，测试得到的太赫兹信号非常弱；对于粉末状样品，在进行检测前，必须先将样品压缩成块而后进行测量，这会在一定程度上破坏样品的分子结构，给检测带来不便。

技术实现要素：

本实用新型对上述问题进行了改进，即本实用新型要解决的技术问题是现有采用太赫兹波段检测手段对含水、粉末状样品的检测存在信号弱检测麻烦的缺陷。

本实用新型的具体实施方案是：一种基于高阻硅的太赫兹衰减全反射检测装置，其特征在于，包括样品池框架及固定于样品池框架下方的倒置的三棱柱形高阻硅棱镜、所述样品池框架中部具有镂空部，三棱柱形高阻硅棱镜的底面与镂空部形成放置分辨物体的样品池腔室，所述镂空部的上表面可拆连接有样品池盖。

进一步的，样品池样品池框架下部固定连接有底座，所述底座侧部设置有线性移动平台，所述线性移动平台包括基板，所述基板上设置有纵向导轨，所述纵向导轨上滑动配合有活动板，所述活动板侧部延伸有固定块，所述固定块中部固定有调节螺杆，所述基板侧部延伸有基座，所述调节螺杆的下端与基座螺纹配合，所述底座与活动板固定连接，通过调节螺杆实现活动板的上下移动。

进一步的，所述样品池盖与三棱柱形高阻硅棱镜底面之间设置有密封圈。

进一步的，所述样品池框架包括截面为U型的框架本体，所述样品池框架下部固定连接有限位三棱柱形高阻硅棱镜的支撑架，所述支撑架设置有一对且一对支撑架相向面具有与三棱柱形高阻硅棱镜两侧相配合的斜面以限位三棱柱形高阻硅棱镜。

进一步的，所述样品池盖经贯穿的螺钉固定于样品池框架上，所述螺钉上设置有蝶形螺母。

进一步的，所述线性移动平台旁侧固定连接有拐状的线性移动平台固定板。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型一种基于高阻硅的太赫兹衰减全反射检测装置，利用太赫兹波在高阻硅棱镜内部发生衰减全反射，而后在棱镜底部形成倏逝波与样品进行反应，从而实现含水、粉末状样品的太赫兹光谱检测，其结构简单、方便调试。

（2）另外，本实用新型实施例中基于高阻硅的太赫兹衰减全反射检测装置样品池盖板的设计，采用中间凸起的样品池盖，在进行粉末样品的太赫兹光谱检测时，通过压紧样品池盖使得粉末样品紧密分布在所述三棱柱形高阻硅棱镜底部，从而提高检测的效果。

(3)实施例中利用了线性移动平台可实现高精度定位的优点，从而实现在样品检测过程中，方便、快速地将三棱柱形高阻硅棱镜调整到最佳位置，使得太赫兹探测器探测到的太赫兹信号强度达到最强。

附图说明

图1为该实用新型ATR检测装置的侧视图；

图2为该实用新型ATR检测装置的主视图；

图3 为该实用新型ATR检测装置的左视图；

图4为该实用新型ATR检测装置不带样品池盖的侧视图；

图5为该实用新型ATR检测装置样品池盖的剖视图；

图6为该实用新型的检测原理示意图；

图7为该实用新型的支撑架结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1～7所示，一种基于高阻硅的太赫兹衰减全反射检测装置，包括样品池框架10及固定于样品池框架10下方的倒置的三棱柱形高阻硅棱镜20、所述样品池框架10中部具有镂空部110，三棱柱形高阻硅棱镜的底面与镂空部110形成放置分辨物体的样品池腔室120，所述镂空部的上表面可拆连接有样品池盖130。

本实施例中，样品池框架10截面为倒U状结构，三棱柱形高阻硅棱镜20的底面即横截面较大的一端朝上且本实施例中三棱柱形高阻硅棱镜20的底面能够遮蔽镂空部110，三棱柱形高阻硅棱镜20的底面形成放置待测物品的置放平台。

所述镂空部110的上表面可拆连接有样品池盖130用于遮蔽样品池腔室120，本实施例中利用一字头螺钉131将样品池盖130固定在所述的样品池框架上，一字头螺钉131贯穿样品池盖130的两端，一字头螺钉131上设置有蝶形螺母132通过蝶形螺母132能够锁紧样品池盖130，通过一字头螺钉131能够实现对为所述的中间凸起的样品池盖的安装进行导向和定位。

为了能够提高样品池盖130与三棱柱形高阻硅棱镜20底面配合面的紧密，所述样品池盖130与三棱柱形高阻硅棱镜20底面之间设置有密封圈。

为了能够方便放置三棱柱形高阻硅棱镜20，所述样品池框架10下部固定连接有限位三棱柱形高阻硅棱镜的支撑架30，所述支撑架30设置有一对且一对支撑架相向面具有与三棱柱形高阻硅棱镜两侧相配合的斜面以限位三棱柱形高阻硅棱镜，支撑架30的下部具有露出三棱柱形高阻硅棱镜下部的缺槽310。

支撑架30的相向面通过与三棱柱形高阻硅棱镜20相互配合从而实现对三棱柱形高阻硅棱镜20的支撑，支撑架30通过螺丝固定在样品池框架10下部。

本实施例中，样品池框架10下部固定连接有底座140，所述底座140侧部设置有线性移动平台150，本实施例中采用的线性移动平台一般是常规的单轴，X轴或Z轴的线性移动平台，通过丝杠螺母副带动样品池框架10及其三棱柱形高阻硅棱镜20整体移动，本实施例中三棱柱形高阻硅棱镜20与底座140固定连接，底座再与线性移动平台150，本实施例中线性移动平台150可以直接选用THORLABS公司型号为LNR25M的手动位移台。

具体的线性移动平台150包括基板151，所述基板151上设置有纵向导轨152，所述纵向导轨上滑动配合有活动板153，所述活动板侧部延伸有固定块154，所述固定块154中部固定有调节螺杆155，一般的高精度的线性移动平台150其条件螺杆上设置有刻度，所述基板151侧部延伸有基座158，所述调节螺杆的下端与基座螺纹配合，所述底座即与活动板固定连接，通过调节螺杆实现活动板的上下移动。

线性移动平台150旁侧固定连接有拐状的线性移动平台固定板156，本实施例中通过内六角圆柱头螺钉157将线性移动平台固定板156固定于线性移动平台150。

本实施例中，安装时样品池框架底座通过圆柱头螺钉111固定在线性移动平台的一面，然后再通过内六角圆柱头螺钉将安装有三棱柱形高阻硅棱镜的样品池框架固定在样品池框架底座上，旋转线性移动平台的螺杆，即可方便、快捷、准确地实现所述的三棱柱形高阻硅棱镜的升降和定位，进行太赫兹光谱检测系统的搭建时，利用内六角圆柱头螺钉将线性移动平台固定板156固定在光学平台上，从而将整个太赫兹ATR检测装置固定在光学平台上。

使用时，（1）将所述的线性移动平台固定板固定在光学平台上，从而将样品池框架固定在光学平台上；

（2）进行检测时，在样品池腔室中放入样品，之后盖上样品池盖使粉末样品紧密分布在三棱柱形高阻硅棱镜底部；

（3）在光学平台旁侧搭建好太赫兹系统中，太赫兹系统包括太赫兹发射器机410及太赫兹探测器420，太赫兹发射器机410及太赫兹探测器420分别设置于高阻硅的太赫兹衰减全反射检测装置两侧，太赫兹发射器发射的太赫兹波从所述三棱柱形高阻硅棱镜20的一面平行入射，在棱镜内部发生衰减全反射，而后在棱镜底部形成倏逝波与样品进行反应，从另一面平行射出，旋转所述线性移动平台的手柄，将所述三棱柱形高阻硅棱镜调整到最佳位置，可以使得太赫兹探测器探测到的太赫兹信号强度达到最强，而后传输到信号处理系统430中，形成样品100的太赫兹检测光谱。

本实施例中，三棱柱形棱镜选择高质量高阻硅作为加工材料，可以充分发挥高阻硅在太赫兹频段损耗较小的特点，保证太赫兹ATR检测信号的强度。

本实施例中，所述基于高阻硅的太赫兹衰减全反射检测装置的采用PLA三维打印材料进行样品池框架、支撑架、样品池盖、样品池框架底座、线性移动平台支撑板的制造。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。