适用于超高压微腔体系的共轴透射式瞬态吸收测量装置的制作方法

本实用新型属于高压装置微腔体系测量技术领域，尤其是指一种超高压微腔体系的共轴透射式瞬态吸收测量装置。

背景技术：

目前超快动力学探测光路手段已经较为成熟，但针对待测样品只能选择一些吸收信号比较强的样品，而对于信号较弱的样品，由于系统信噪比较差，不能准确探测其信号。而随着高压技术的发展，对高压下物质的光学性质探测需求与日俱增，其中就包括物质的时间分辨瞬态吸收研究。

但是在极限条件下样品的信号会逐渐减弱，以至于普通的探测系统不能探测到超高压下的样品信号。并且由于产生高压的装置是将样品被封在只有几百微米，甚至几微米的样品腔中，目前常用的交叉式泵浦探测并不适用于高压装置，而且由于样品较小，腔内还掺有标压红宝石，所以还需要样品腔可视化，才能保证泵浦探测激光能够探测到样品。

技术实现要素：

本实用新型提供一种适用于超高压微腔体系的共轴透射式瞬态吸收测量装置，以解决在极限条件下样品的信号会逐渐减弱，以至于普通的探测系统不能探测到超高压下的样品信号的问题。

本实用新型采取的技术方案是：飞秒激光器产生的一束激光经过第一全反射镜、第二全反射镜、由第一分光镜分成两束光，其中一束光经过第三全反镜和倍频晶体，入射到固定在电动平移台上的中空回射器，并从其出射，使出射光与入射光完全平行并在同一平面内，然后经过斩波器、第四全反射镜和第二分光镜到达光学爬高架；

经由第一分光镜分出的另一束光经过第五全反射镜、第六全反射镜和第七全反射镜，由第一凸透镜将光束汇聚到非线性材料，获得覆盖整个可见光波段的超连续白光，再经由第二凸透镜汇聚，汇聚后的光经过第八全反射镜、第二分光镜到达光学爬高架；

所述到达光学爬高架的两束光处于共轴的状态，经过第三分光镜、长工作距离显微物镜，入射到加压装置，其样品腔内有样品，出射光经过透镜组，被第三凸透镜汇聚，再由单色仪接收光信号，经由光电倍增管将信号放大和锁相放大器分离出所需载波频率信号，输出该载波频率信；

样品腔可视系统是：由冷光源提供照明光，该照明光经由可移动全反镜、透镜组到达样品台，将样品腔照亮，再经由长工作距离显微物镜，由第三分光镜将光反射第四凸透镜，由其将像传到ccd接收器，然后在ccd显示器上显示。

本实用新型所述非线性材料包括蓝宝石、氟化钙。

本实用新型所述飞秒激光器产生飞秒激光的波长为800nm，重频1khz，倍频之后变成400nm。

本实用新型所述可移动全反镜是由全反镜镜和可移动底座组成的。

本实用新型所述的斩波器采用外触发模式。

本实用新型的优点是：首先通过光电倍增管、锁相放大器和长工作距离显微物镜的组合，大大优化了系统的信噪比，灵敏度可小于0.00005(十万分之五)，远远低于一般装置，使其可以探测到压力下较弱的样品信号，而适用于极端条件高压系统。采取共轴式泵浦探测激光探测方式，无论样品腔的尺寸多小都能确保两光激光进入样品腔并保证能够接收到探测光。系统采用冷光源提供照明，将样品腔内照亮，然后通过ccd接收装置，使之能够在显示器上可视，解决了现有探测系统存在的一些问题，保证激光能够准确的探测到所需样品。

附图说明

图1是本实用新型的光路示意图；

图2是目前现有的高压装置的内部示意图；

图3是高压装置中，苝样品未施压时，其在ccd成像装置上的图像；

图4是高压装置中，苝样品施压时，其在ccd成像装置上的图像，加压后红宝石接近透明；

图5是高压装置中的样品苝，不同压力下的瞬态吸收光谱图像；

图6是高压装置中极限压力下的吸收光谱的信噪比图。

具体实施方式

飞秒激光器1产生的一束激光经过第一全反射镜2、第二全反射镜3、由第一分光镜4分成两束光，其中一束光经过第三全反镜5和倍频晶体6，入射到固定在电动平移台8上的中空回射器7，并从其出射，使出射光与入射光完全平行并在同一平面内，然后经过斩波器9、第四全反射镜10和第二分光镜18到达光学爬高架19；

经由第一分光镜4分出的另一束光经过第五全反射镜11、第六全反射镜12和第七全反射镜13，由第一凸透镜14将光束汇聚到非线性材料15，获得覆盖整个可见光波段的超连续白光，再经由第二凸透镜16汇聚，汇聚后的光经过第八全反射镜17、第二分光镜18到达光学爬高架19；

所述到达光学爬高架19的两束光处于共轴的状态，经过第三分光镜20、长工作距离显微物镜21，入射到加压装置22，其样品腔内有样品，出射光经过透镜组23，被第三凸透镜25汇聚，再由单色仪27接收光信号，经由光电倍增管29将信号放大和锁相放大器30分离出所需载波频率信号，输出该载波频率信；将其传输到任一计算机26。

样品腔可视系统是：由冷光源28提供照明光，将可移动全反射镜24由图示实线位置推动到图示虚线位置，该照明光经由可移动全反镜24、透镜组23到达样品台22，将样品腔照亮，再经由长工作距离显微物镜21，由第三分光镜20将光反射第四凸透镜31，由其将像传到ccd接收器32，然后在ccd显示器33上显示。

本实用新型所述非线性材料15，包括蓝宝石、氟化钙。

本实用新型所述飞秒激光器1产生飞秒激光的波长为800nm，重频1khz，倍频之后变成400nm。

由光学电动平移台8和中空回射器7组成平移台系统，中空回射器的作用是使入射光和出射光保持平行，最后通过电脑控制按照要求进行移动。

由冷光源28、ccd接收器32和ccd显示器33组成ccd成像系统，冷光源经由可移动全反射镜到单色仪前经由透镜组从高压装置背侧入射，出射光经长工作距离显微物镜、分光镜和第四凸透镜进入ccd接收器，再由ccd显示器成像，就可以看到装置内的样品及激光激发的位置。

本实用新型所述可移动全反镜是由全反镜镜和可移动底座组成的，为了能够将全反镜在照明系统和测试系统切换，方便实用。

本实用新型所述的斩波器9采用外触发模式，不需要每次都调节斩波频率，可以通过激光器的重频自动更改斩波频率，这种斩波方式更方便快捷，不同于传统的斩波器的自由斩波方式。

信号放大系统是由长工作距离显微物镜21、光电倍增管29和锁相放大器30组成的。

在高压装置中的施压体系是一对砧面直径几百甚至几微米的金刚石对顶砧。砧面之间放入中空钢片，中空钢片作为样品腔，中空部分的半径小于金刚石砧面半径的一半。因此，样品腔对应的通光孔径为常压光路的1/10到1/100，需要借助显微物镜将光路引入样品腔，光信号由单色仪接收后，由于信号很微弱需要通过光电倍增管将信号放大后，再通过锁相放大器整合并噪声弱化，才能输出到计算机。

技术特征：

1.一种适用于超高压微腔体系的共轴透射式瞬态吸收测量装置，其特征在于：飞秒激光器产生的一束激光经过第一全反射镜、第二全反射镜、由第一分光镜分成两束光，其中一束光经过第三全反镜和倍频晶体，入射到固定在电动平移台上的中空回射器，并从其出射，使出射光与入射光完全平行并在同一平面内，然后经过斩波器、第四全反射镜和第二分光镜到达光学爬高架；

经由第一分光镜分出的另一束光经过第五全反射镜、第六全反射镜和第七全反射镜，由第一凸透镜将光束汇聚到非线性材料，获得覆盖整个可见光波段的超连续白光，再经由第二凸透镜汇聚，汇聚后的光经过第八全反射镜、第二分光镜到达光学爬高架；

所述到达光学爬高架的两束光处于共轴的状态，经过第三分光镜、长工作距离显微物镜，入射到加压装置，其样品腔内有样品，出射光经过透镜组，被第三凸透镜汇聚，再由单色仪接收光信号，经由光电倍增管将信号放大和锁相放大器分离出所需载波频率信号，输出该载波频率信；

样品腔可视系统是：由冷光源提供照明光，该照明光经由可移动全反镜、透镜组到达样品台，将样品腔照亮，再经由长工作距离显微物镜，由第三分光镜将光反射第四凸透镜，由其将像传到ccd接收器，然后在ccd显示器上显示。

2.根据权利要求1所述的一种适用于超高压微腔体系的共轴透射式瞬态吸收测量装置，其特征在于：所述非线性材料包括蓝宝石、氟化钙。

3.根据权利要求1所述的一种适用于超高压微腔体系的共轴透射式瞬态吸收测量装置，其特征在于：所述飞秒激光器产生飞秒激光的波长为800nm，重频1khz，倍频之后变成400nm。

4.根据权利要求1所述的一种适用于超高压微腔体系的共轴透射式瞬态吸收测量装置，其特征在于：所述可移动全反镜是由全反镜镜和可移动底座组成的。

5.根据权利要求1所述的一种适用于超高压微腔体系的共轴透射式瞬态吸收测量装置，其特征在于：所述的斩波器采用外触发模式。

技术总结
本实用新型涉及一种适用于超高压微腔体系的共轴透射式瞬态吸收测量装置，属于高压装置微腔体系测量领域。包括：飞秒脉冲激光器、光学参量振荡器、单色仪、光电倍增管信号接受装置、锁相放大器、CCD显示器、冷光源、反射镜、凸透镜、分光镜、长工作距离显微物镜、透镜组、样品池等。优点是结构新颖：通过光电倍增管、锁相放大器和长工作距离显微物镜的组合，大大优化了系统的信噪比，灵敏度可小于0.00005，适用于极端条件高压系统。采取共轴式泵浦探测激光探测方式，能确保两光激光进入样品腔并保证能够接收到探测光。系统采用冷光源提供照明，将样品腔内照亮，使之能够在显示器上可视，保证激光能够准确的探测到所需样品。

技术研发人员：潘凌云;屠宏宇;黄晓丽;黄艳萍;崔田
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2019.11.05
技术公布日：2020.07.14