專利名稱:太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，所述裝置包括有樣品池和樣品池支架，所述樣品池放置在樣品池支架上，該樣品池內(nèi)盛裝有液體樣品；所述樣品池內(nèi)設(shè)有一U形管，U形管內(nèi)設(shè)有循環(huán)流動的冷卻介質(zhì)，所述樣品池內(nèi)還設(shè)有一溫度感應(yīng)元件，該溫度感應(yīng)元件連接于溫度顯示裝置；所述U形管和溫度感應(yīng)元件由樣品池支架夾持固定。該裝置可以從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段到測試階段，直接將樣品放置在光路中，進(jìn)行樣品在低溫條件下的參數(shù)變化的測試，并且可以精確地實(shí)時監(jiān)控溫度的變化。
【專利說明】太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是關(guān)于太赫茲光譜測量技術(shù)，尤其涉及一種太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲波頻率為0.1?lOThz，大分子和許多官能團(tuán)的振動模式都落在太赫茲波段，因此太赫茲波能夠反映有機(jī)分子的轉(zhuǎn)動和振動，而且，太赫茲時域光譜技術(shù)能夠兼顧低頻和高頻端，可以同時得到樣品的高頻和低頻的光譜響應(yīng)，因此可以提供分子的基本結(jié)構(gòu)信息。由于溫度變化會影響到液體分子的振動，目前太赫茲技術(shù)被用來研宄一些液體樣品以及其組成成分的性質(zhì)，因此，利用太赫茲光譜技術(shù)研宄液體隨溫度變化的性能變得十分有意義。例如文獻(xiàn)1:發(fā)表于Chin.Phys.B Vol.20，N0.1 (2011)010703的文獻(xiàn)“潤滑油的太赫茲波段光學(xué)與光譜特性研宄”(Consistency-dependent optical properties oflubricating grease studied by terahertz spectroscopy)，該文獻(xiàn)作者為 Tian Lu, ZhouQing-Li, Zhao Kun, Shi Yu-Lei, Zhao Song-Qing, Zhao Hui, Bao R1-Ma 等；也有利用太赫茲時域光譜技術(shù)研宄液態(tài)正構(gòu)烷烴在低溫下的性質(zhì)，例如文獻(xiàn)2:發(fā)表于J Infrared MilliTerahz Waves (2010) 31的文獻(xiàn)“運(yùn)用太赫茲光譜技術(shù)研宄液體正構(gòu)烷烴隨溫度變化的性質(zhì)，，(Temperature-Dependent Terahertz Spectroscopy of Liquidn-alkanes)，該文獻(xiàn)作者為 Jonathan P.Laib&Daniel M.Mittleman0
[0003]但是，由于過去的方法在樣品準(zhǔn)備過程十分繁瑣，通常是將樣品在設(shè)定好的低溫條件下轉(zhuǎn)移到光譜系統(tǒng)中進(jìn)行測試，在測試過程中不能夠?qū)崟r的監(jiān)測樣品溫度的變化，而且，經(jīng)濟(jì)成本也比較高。
[0004]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，可以從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段到測試階段，直接將樣品放置在光路中，進(jìn)行樣品在低溫條件下的參數(shù)變化的測試，并且可以精確地實(shí)時監(jiān)控溫度的變化。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，所述裝置包括有樣品池和樣品池支架，所述樣品池放置在樣品池支架上，該樣品池內(nèi)盛裝有液體樣品；所述樣品池內(nèi)設(shè)有一U形管，U形管內(nèi)設(shè)有循環(huán)流動的冷卻介質(zhì)，所述樣品池內(nèi)還設(shè)有一溫度感應(yīng)元件，該溫度感應(yīng)元件連接于溫度顯示裝置；所述U形管和溫度感應(yīng)元件由樣品池支架夾持固定。
[0007]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述樣品池為頂部敞口的立方體容器；所述樣品池是由石英制成的雙層結(jié)構(gòu)，雙層結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)為真空。
[0008]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述樣品池支架由兩塊對合固定連接的長方體構(gòu)成；該兩塊長方體下部相對設(shè)有放置所述樣品池的方形透孔；所述兩塊長方體的對合側(cè)面上分別設(shè)有夾持U形管和溫度感應(yīng)元件的第一半圓槽和第二半圓槽，所述第一半圓槽和第二半圓槽均由兩塊長方體頂端向下貫通至方形透孔。
[0009]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述樣品池上對應(yīng)方形透孔的兩側(cè)壁為透光面，所述透光面相互平行設(shè)置。
[0010]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述U形管的兩直管之間的距離大于太赫茲光斑的直徑。
[0011]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述U形管由不銹鋼或銅制成。
[0012]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，樣品池內(nèi)液體樣品光程為1mm?20mmo
[0013]由上所述，本實(shí)用新型的太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，能夠直接放在太赫茲光路中進(jìn)行測量，將所需研宄的液體樣品放在樣品池中，然后放置到光路中進(jìn)行測量研宄，可以得到化合物中不同官能團(tuán)在不同波長下有不同的特征吸收，液體內(nèi)的分子振動轉(zhuǎn)動隨溫度變化而導(dǎo)致的吸收光譜的變化，通過分析太赫茲光譜的改變來發(fā)現(xiàn)樣品內(nèi)部分子的變化。該裝置輕便簡潔，試驗(yàn)樣品的準(zhǔn)備以及測試階段均可在光路中完成，這樣可以避免來回取放樣品，避免了樣品接觸外界水汽導(dǎo)致對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，另夕卜，樣品池支架的尺寸很小，放置在光路中不會對光路的傳播有影響；該裝置可以實(shí)時檢測樣品的變化，這樣極大的簡便了實(shí)驗(yàn)操作，而且數(shù)據(jù)的測量十分精確有效。

【附圖說明】

[0014]以下附圖僅旨在于對本實(shí)用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實(shí)用新型的范圍。其中:
[0015]圖1:為本實(shí)用新型太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2:為圖1的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3:為本實(shí)用新型中樣品池支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4:為本實(shí)用新型中樣品池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5:為本實(shí)用新型太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置在太赫茲時域光譜測量中應(yīng)用的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為了對本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】

本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型提出一種太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置100，所述該裝置100包括有樣品池I和樣品池支架2，所述樣品池I放置在樣品池支架2上，該樣品池I內(nèi)盛裝有液體樣品；所述樣品池I內(nèi)設(shè)有一 U形管3，U形管3內(nèi)設(shè)有循環(huán)流動的冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)由U形管一側(cè)直管端口進(jìn)入，另一側(cè)直管端口流出；所述樣品池I內(nèi)還設(shè)有一溫度感應(yīng)元件4，用來監(jiān)測液體樣品的溫度變化，該溫度感應(yīng)元件連接于溫度顯示裝置(圖中未示出)；所述U形管3和溫度感應(yīng)元件4由樣品池支架2夾持固定。
[0022]在實(shí)驗(yàn)時，將該用于放置溫度可控液體樣品的裝置100設(shè)置于測量光路中，如圖5所;太赫茲時域光譜系統(tǒng)中飛秒激光器101產(chǎn)生的飛秒激光脈沖被分束鏡102分為兩束，一束作為泵浦光經(jīng)過時間延遲系統(tǒng)107，激發(fā)太赫茲發(fā)射器108發(fā)射出太赫茲波，太赫茲波經(jīng)過多個拋物面鏡103聚焦之后，再經(jīng)過所述用于放置溫度可控液體樣品的裝置100，與樣品發(fā)生作用后經(jīng)過重新匯聚的太赫茲波到達(dá)太赫茲探測器105。被分束鏡分開的另一束飛秒激光脈沖作為探測光經(jīng)由另一條光路，最終到達(dá)太赫茲探測器105，實(shí)現(xiàn)對太赫茲波的瞬時電場強(qiáng)度進(jìn)行探測。被探測到的信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)106，經(jīng)過處理之后得到太赫茲脈沖的時域波形。
[0023]由上所述，本實(shí)用新型的太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，能夠直接放在太赫茲光路中進(jìn)行測量，將所需研宄的液體樣品放在樣品池中，然后放置到光路中進(jìn)行測量研宄，可以得到化合物中不同官能團(tuán)在不同波長下有不同的特征吸收，液體內(nèi)的分子振動轉(zhuǎn)動隨溫度變化而導(dǎo)致的吸收光譜的變化，通過分析太赫茲光譜的改變來發(fā)現(xiàn)樣品內(nèi)部分子的變化。
[0024]進(jìn)一步，如圖4所示，在本實(shí)施方式中，所述樣品池I為頂部敞口的立方體容器；所述樣品池I是由石英制成的雙層結(jié)構(gòu)，雙層結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)為真空，可以減少液體樣品與外界熱量交換。樣品池壁厚為1.0mm?1.5_，兩層樣品池壁之間距離為1.5_。
[0025]如圖2、圖3所示，在本實(shí)施方式中，所述樣品池支架2由兩塊對合固定連接的長方體構(gòu)成；該兩塊長方體下部相對設(shè)有放置所述樣品池I的方形透孔；所述兩塊長方體的對合側(cè)面上分別設(shè)有夾持U形管3和溫度感應(yīng)元件4的第一半圓槽22和第二半圓槽23，所述第一半圓槽22和第二半圓槽23均由兩塊長方體頂端向下貫通至方形透孔21。將U形管以及溫度感應(yīng)元件放置好以后可以把兩塊長方體對齊固定粘合起來。所述樣品池支架的材料可為有機(jī)玻璃，樣品池支架的尺寸大小為65mmX 45mmX 230mmo
[0026]進(jìn)一步，所述樣品池I上對應(yīng)方形透孔21的兩側(cè)壁為透光面，所述透光面相互平行設(shè)置且沒有污漬。樣品池支架放置樣品池的表面要平整，防止樣品池有傾斜，避免測試結(jié)果有誤差。
[0027]在本實(shí)施方式中，所述U形管3的兩直管31、32之間的距離大于太赫茲光斑的直徑，不能夠?qū)饴穫鞑ビ杏绊懀凰鯱形管3可由不銹鋼或銅制成；樣品池內(nèi)液體樣品的光程為1mm?20mm。U形管橫截面為圓形，U形管直徑為10mm，壁厚為Imm?1.5mm，高度為250mmo
[0028]實(shí)驗(yàn)開始以前，將樣品池支架2放入到光路中，樣品池支架2以及整套光路處于充氮?dú)獾沫h(huán)境中，這樣就可以避免水汽對太赫茲波的干擾；然后將樣品池I中裝好所測樣品，放置到樣品池支架2上，固定夾持牢固，并保證放置的樣品池透光面與光線垂直；將冷卻介質(zhì)由U形管的一端口流入，由另一端口流出(或者順序顛倒也可以)，將U形管3放入到盛裝液體樣品的樣品池I中，保證液體樣品不能外溢，夾持固定好U形管；將溫度感應(yīng)元件4充分浸入到待測液體樣品中，并且注意放置的高度及位置，不能影響到光路，溫度感應(yīng)元件外部還連接著溫度顯示設(shè)備(圖中未顯示)。這樣就可以根據(jù)自己所需要的溫度設(shè)定U形管中流動的冷卻介質(zhì)的溫度，通過溫度交換可以使得待測液體樣品和冷卻介質(zhì)的溫度達(dá)到平衡，可以根據(jù)靈敏的溫度感應(yīng)元件4實(shí)時的監(jiān)控待測液體的溫度。
[0029]本實(shí)用新型的太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，輕便簡潔，試驗(yàn)樣品的準(zhǔn)備以及測試階段均可在光路中完成，這樣可以避免來回取放樣品，避免了樣品接觸外界水汽導(dǎo)致對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，另外，樣品池支架的尺寸很小，放置在光路中不會對光路的傳播有影響；該裝置可以實(shí)時檢測樣品的變化，這樣極大的簡便了實(shí)驗(yàn)操作，而且數(shù)據(jù)的測量十分精確有效。
[0030]以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，其特征在于:所述裝置包括有樣品池和樣品池支架，所述樣品池放置在樣品池支架上，該樣品池內(nèi)盛裝有液體樣品；所述樣品池內(nèi)設(shè)有一 U形管，U形管內(nèi)設(shè)有循環(huán)流動的冷卻介質(zhì)，所述樣品池內(nèi)還設(shè)有一溫度感應(yīng)元件，該溫度感應(yīng)元件連接于溫度顯示裝置；所述U形管和溫度感應(yīng)元件由樣品池支架夾持固定。2.如權(quán)利要求1所述的太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，其特征在于:所述樣品池為頂部敞口的立方體容器；所述樣品池是由石英制成的雙層結(jié)構(gòu)，雙層結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)為真空。3.如權(quán)利要求2所述的太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，其特征在于:所述樣品池支架由兩塊對合固定連接的長方體構(gòu)成；該兩塊長方體下部相對設(shè)有放置所述樣品池的方形透孔；所述兩塊長方體的對合側(cè)面上分別設(shè)有夾持U形管和溫度感應(yīng)元件的第一半圓槽和第二半圓槽，所述第一半圓槽和第二半圓槽均由兩塊長方體頂端向下貫通至方形透孔。4.如權(quán)利要求3所述的太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，其特征在于:所述樣品池上對應(yīng)方形透孔的兩側(cè)壁為透光面，所述透光面相互平行設(shè)置。5.如權(quán)利要求4所述的太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，其特征在于:所述U形管的兩直管之間的距離大于太赫茲光斑的直徑。6.如權(quán)利要求5所述的太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，其特征在于:所述U形管由不銹鋼或銅制成。7.如權(quán)利要求1所述的太赫茲光譜測量中用于放置溫度可控液體樣品的裝置，其特征在于:樣品池內(nèi)液體樣品光程為1mm?20mmo
【文檔編號】G01N21-01GK204269534SQ201420618992
【發(fā)明者】高磊, 于憲書, 趙麗君, 趙昆 [申請人]中國石油大學(xué)(北京)