专利名称:一种便携式连续可调太赫兹发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种便携式连续可调太赫兹发生器，包括太赫兹波导、容器、容器盖子、固定件、半球透镜、加热电阻、低温温度计、BSCCO高温超导太赫兹源和电极板；所述的容器盖子将固定件封装在容器内；所述的半球透镜设在固定件中心，在半球透镜的背面的中心处设BSCCO高温超导太赫兹源，在固定件上紧临半球透镜黏贴加热电阻、低温温度计和电极板；电极板的四个电极、加热电阻的两个电极和低温温度计的两个电极通过漆包线经过容器引到外部；所述BSCCO高温超导太赫兹源的电极通过金线与电极板相连；所述的太赫兹波导插入容器的深度，恰好接触到固定件中心的半球透镜的半球面。该便携式连续可调太赫兹发生器，体积小巧，简单易用，成本低，方便携带和移动；可用电池驱动，系统简单，使用方便，降温速度快。
【专利说明】一种便携式连续可调太赫兹发生器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于高温超导BSCCO太赫兹发生器【技术领域】，具体涉及一种电池驱动的可直接浸泡在液氮中工作的便携式连续可调太赫兹发生器。
【背景技术】
[0002]太赫兹(terahertz，通常简称THz)波，通常是指频率在0.1THz至1THz之间的电磁波，其中，lTHz=1000GHz。太赫兹波具有光子能量低、时空相干性高、特征频谱等特点，因此其在天文、生物、计算机、通信等科学领域有着广泛的应用前景。
[0003]根据交流约瑟夫森效应，I PY的直流电压可以产生频率高达484MHz的振荡，通过改变结两端的直流电压就可以连续调节结内超流振荡的频率，因此超导约瑟夫森结是一种理想的电压-频率转换器，可以用于制造太赫兹源。2007年美国、土耳其和日本的研宄者合作，在高温超导体Bi2Sr2CaCu208+s (BSCCO)上经微加工工艺形成了平台状的600个结串联的约瑟夫森结阵，使串联结阵处于低电流偏置状态，并通过热辐射测量仪探测到了外延功率达到几个微瓦量级的THz信号。
[0004]经过近些年的发展，BSCCO-THz源已经发展成为一种连续波可调谐的新型固态THz源，具有易用、连续波、可调谐、单色性好、功率高等优点。但是作为一种超导器件，BSCCO-THz源需要工作在极低温环境(大多是液氦温区)。传统的氦流制冷机不仅具有系统复杂、操作繁琐、准备周期长、便携性差等缺点，而且液氦价格昂贵，实验成本大，同时机械制冷机的噪音大、不易携带、这都对BSCCO-THz源的应用产生了巨大阻碍。
实用新型内容
[0005]发明目的:针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种便携式连续可调太赫兹发生器，克服传统氦流制冷机和机械制冷机上BSCCO超导太赫兹源系统复杂、成本高、不便携等缺点，具有经济易用，便携式等特点，满足使用需求。
[0006]技术方案:为了实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0007]一种便携式连续可调太赫兹发生器，包括太赫兹波导、容器、容器盖子、固定件、半球透镜、加热电阻、低温温度计、BSCCO高温超导太赫兹源和电极板；所述的容器盖子将固定件封装在容器内；所述的半球透镜设在固定件中心，在半球透镜的背面的中心处设BSCCO高温超导太赫兹源，在固定件上紧临半球透镜黏贴加热电阻、低温温度计和电极板；电极板的四个电极、加热电阻的两个电极和低温温度计的两个电极通过漆包线经过容器引到外部；所述BSCCO高温超导太赫兹源的电极通过金线与电极板相连；所述的太赫兹波导插入容器的深度，恰好接触到固定件中心的半球透镜的半球面。
[0008]所述的使用太赫兹波导为不锈钢管。
[0009]所述的容器、容器盖子、固定件均为使用无氧铜加工而成。
[0010]所述的容器与容器盖子的连接方式为螺纹连接，其中，容器为内螺纹，容器盖子为外螺纹。
[0011]所述的半球透镜的直径为6_，材质为蓝宝石。
[0012]所述的加热电阻为贴片电阻，阻值为IkQ。
[0013]所述的电极板、加热电阻和低温温度计通过漆包线和排针与外部测试系统相连
[0014]所述的太赫兹发生器通过排针给BSCCO高温超导太赫兹源提供所需要的电流偏置并测量其两端电压，同时也通过排针给加热电阻和低温温度计提供工作电压。
[0015]在所述的固定件上设有用于对太赫兹发生器容器内部的温度进行实时检测的温度计。
[0016]所述的便携式连续可调太赫兹发生器的电池驱动装置，包括第一变阻器、第二变阻器、电池、开关、电容、定值电阻、第一端子、第二端子；所述的第一变阻器、第二变阻器、电池、开关、定值电阻、第一端子串联，所述的第二端子与定值电阻并联，所述的电容与串联后的电池、开关并联。
[0017]本实用新型便携式连续可调太赫兹发生器，用导热性能良好的材料制作成一个可安装BSCCO超导太赫兹源的密闭容器，直接浸泡于液氮中使其工作，并用波导将产生的THz波导出，而且通过加热电阻改变工作温度拓展频率调节带宽，同时可实现电池驱动，使整个系统经济实用，小巧轻便，操作简单，克服了传统氦流制冷机和机械制冷机的缺点，最终搭建一套经济易用的便携式连续可调太赫兹发生器。
[0018]有益效果:本实用新型的便携式连续可调太赫兹发生器，体积小巧，简单易用，成本低。用电池便可驱动BSCCO超导太赫兹源辐射连续可调的太赫兹波。可方便的应用于各相关领域。主要的优点有:体积小巧，方便携带和移动。BSCCO超导太赫兹源所在容器底面圆直径*高约为4.0cm*2.3cm，电池盒长*宽*高约为8.3cm*6.0cm*3.7cm ;可用电池驱动，系统简单，使用方便；通过调节偏置电压即可实现较大范围连续频率调节，且不需要外磁场辅助；相较于液氦，液氮价格低廉，大大降低成本；BSCC0超导太赫兹源所在容器直接浸泡在液氮中，降温速度快。
【附图说明】
[0019]图1是太赫兹发生器的结构示意图；
[0020]图2是太赫兹发生器内部的结构示意图；
[0021]图3是容器的结构示意图；
[0022]图4是容器盖子的结构示意图；
[0023]图5是电池驱动装置电路图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
[0025]如图1、图2、图3和图4所示，便携式连续可调太赫兹发生器，使用不锈钢管作为太赫兹波导1，使用无氧铜加工成容器2、容器盖子3和固定件4，容器2和容器盖子3通过螺纹连接(容器2为内螺纹，容器盖子3为外螺纹)；太赫兹波导I插入容器2的深度，应使其恰好接触到固定件4中心的半球透镜5的半球面。使用无氧铜作为加工材料是因为其导热性能较好，有利于低温从外部容器2和容器盖子3传导至BSCCO高温超导太赫兹源7。在固定件4上安装半球透镜5，该半球透镜直径约6mm，材质为蓝宝石。在固定件4上，紧挨着半球透镜5黏贴加热电阻6、电极板8和低温温度计9。该加热电阻为贴片电阻，阻值为IkQ。该电极板使用PCB覆铜板作为原料加工而成，使用工艺刀将其刻划成四个独立电极。电极板8的四个电极、加热电阻6的两个电极和低温温度计的两个电极分别用漆包线经过容器2上开的两个小通孔引到外部，再将通孔密封好。将自主研发的BSCCO高温超导太赫兹源7 (CN103956637A)黏贴在半球透镜5背面的中心处，BSCCO高温超导太赫兹源7的结构具体如图2所示，其电极通过金线与电极板8相连。
[0026]工作的时候只要将该太赫兹发生器主体浸于液氮中(波导口置于液氮液面之上)，便可提供需要的低温环境。低温环境通过容器2、容器盖子3、固定件4以及半球透镜5传导至BSCCO高温超导太赫兹源7，为其提供工作需要的温度。BSCCO高温超导太赫兹源7的电极通过金线与电极板8上的电极相连，电极板8、加热电阻6和低温温度计9又通过漆包线和排针与外部测试系统相连。于是可以通过排针给BSCCO高温超导太赫兹源7提供所需要的电流偏置并测量其两端电压，同时也可通过排针给加热电阻6提供工作电压。另外，还能在样品旁边引入能在低温工作的低温温度计9 (例如铂热电阻温度计PT1000)，对太赫兹发生器容器内部的温度进行实时检测。当用采用电池驱动时，只需将BSCCO高温超导太赫兹源7所对应的排针连接到由电池驱动的偏置装置即可。电池驱动装置如图5所示，第一变阻器11实现电压微调，第二变阻器12实现电压粗调，第一端子13、14接至BSCCO高温超导太赫兹源7的电流输入和输出，从而改变电流偏置；第二端子21、22作用是读取定值电阻电压值，除以电阻值后得到流过BSCCO高温超导太赫兹源7的电流值；电容的作用是保护BSCCO高温超导太赫兹源7免受电池电压输出不稳可能带来的高压脉冲影响。只要控制BSCCO高温超导太赫兹源7工作的温度和电流偏置，便可获得频率连续可调的太赫兹波；控制加热电阻6的电压，就可以改变工作温度，拓展频率调节带宽。
[0027]本实用新型将装有BSCCO超导太赫兹源的容器直接侵泡在液氮中达到降温的目的，该容器轻便小巧、密封性好、导热良好(降温速度快)，同时液氮价格相对低廉，成本低。可实现电池驱动，是整个系统简单化，操作容易，便于携带。以自主研发的BSCCO超导太赫兹源为核心器件，该源具有发连续波、可调谐、单色性好等优点。
【权利要求】
1.一种便携式连续可调太赫兹发生器，其特征在于:包括太赫兹波导(I)、容器(2)、容器盖子(3)、固定件(4)、半球透镜(5)、加热电阻(6)、BSCCO高温超导太赫兹源(7)、电极板(8)和低温温度计(9);所述的容器盖子(3)将固定件(4)封装在容器(2)内；所述的半球透镜(5)设在固定件(4)中心，在半球透镜(5)的背面的中心处设BSCCO高温超导太赫兹源(7)，在固定件(4)上紧临半球透镜(5)黏贴加热电阻(6)、电极板(8)和低温温度计(9);电极板(8)的四个电极、加热电阻(6)的两个电极和低温温度计的两个电极通过漆包线经过容器(2)引到外部；所述BSCCO高温超导太赫兹源(7)的电极通过金线与电极板(8)相连；所述的太赫兹波导(I)插入容器(2 )的深度，恰好接触到固定件(4 )中心的半球透镜(5 )的半球面。2.根据权利要求1所述的便携式连续可调太赫兹发生器，其特征在于:所述的使用太赫兹波导(I)为不锈钢管。3.根据权利要求1所述的便携式连续可调太赫兹发生器，其特征在于:所述的容器(2)、容器盖子(3)、固定件(4)均为使用无氧铜加工而成。4.根据权利要求1所述的便携式连续可调太赫兹发生器，其特征在于:所述的容器(2)与容器盖子(3)的连接方式为螺纹连接，其中，容器(2)为内螺纹，容器盖子(3)为外螺纹。5.根据权利要求1所述的便携式连续可调太赫兹发生器，其特征在于:所述的半球透镜(5)的直径为6mm，材质为蓝宝石。6.根据权利要求1所述的便携式连续可调太赫兹发生器，其特征在于:所述的加热电阻(6)为贴片电阻，阻值为IkQ。7.根据权利要求1所述的便携式连续可调太赫兹发生器，其特征在于:所述的电极板(8)、加热电阻(6)和低温温度计(9)通过漆包线和排针与外部测试系统相连。8.根据权利要求7所述的便携式连续可调太赫兹发生器，其特征在于:所述的太赫兹发生器通过排针给BSCCO高温超导太赫兹源(7)提供所需要的电流偏置并测量其两端电压，同时也通过排针给加热电阻(6)和低温温度计(9)提供工作电压。9.权利要求1所述的便携式连续可调太赫兹发生器的电池驱动装置，其特征在于:包括第一变阻器(11)、第二变阻器(12)、电池、开关、电容、定值电阻、第一端子(13、14)、第二端子(21、22);所述的第一变阻器(11)、第二变阻器(12)、电池、开关、定值电阻、第一端子(13、14)串联，所述的第二端子(21、22)与定值电阻并联，所述的电容与串联后的电池、开关并联。
【文档编号】H01L39-22GK204289539SQ201420723583
【发明者】王华兵, 李军, 郝璐瑶, 吴培亨 [申请人]南京大学