專利名稱：適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光譜測量的樣品架及其方法，特別是涉及ー種適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架及其方法。
背景技術(shù)：
太赫茲時域光譜系統(tǒng)是ー種相干探測技術(shù)，能夠同時獲得太赫茲脈沖的振幅和相位信息。該技術(shù)利用太赫茲脈沖透射或從樣品上的反射，記錄下太赫茲時域電場波形，經(jīng)快速傅里葉變換得到樣品的頻譜，通過數(shù)據(jù)的處理和分析，可以獲得被測樣品的光學參數(shù)，如折射率、吸收系數(shù)等，進而獲得樣品的ー些重要的物理化學信息。在太赫茲時域光譜測量中，不同的樣品對太赫茲光有不同的吸收。當光通過一定 厚度的樣品時會產(chǎn)生相應(yīng)的時間延遲。對于溶液體系的測量，樣品的厚度是ー個關(guān)鍵因素。液體樣品通常采用在太赫茲波段透過性較好的高純石英樣品池或聚こ烯塑料袋裝載。為了獲得足夠的信號強度，樣品池一般比較薄，如對于水溶液，由于水對太赫茲吸收強烈，水溶液樣品的厚度一般在微米量級，因此對樣品池有比較高的要求。對于高純石英樣品池，通常只能獲得確定的厚度，無法連續(xù)調(diào)節(jié)可變光程。而聚こ烯袋，由于易變形，常通過夾在一定厚度的夾板中進行測量，但難以控制厚度的改變。目前所采用的方式是測量一系列不同厚度液體樣品的信號，以其中ー個厚度的樣品作為參比，進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。由于液體樣品厚度的絕對值難以精度測量，并且其相同厚度的重復(fù)性也難以保證。因此，同系列不同樣品間相互相比，會產(chǎn)生較大偏差。另外是采用常規(guī)紅外光譜的液體樣品池，但需要逐個更換樣品，無法滿足多個樣品的同時測量。此外，太赫茲時域光譜測量中，延遲裝置通過改變探測光與泵浦光間的光程差，使探測光在不同的時刻對太赫茲脈沖的電場強度進行取樣測量，獲得太赫茲脈沖電場強度的時間波形。對于ー套典型的太赫茲時域光譜系統(tǒng)，噪聲的主要來源由泵浦激光及其他環(huán)境因素造成，如濕度的微小波動會干擾測量的結(jié)果。因此，太赫茲脈沖信號的幅度和位置隨測量時間會有一定的波動，不同時刻測量的數(shù)據(jù)不能達到完全的重復(fù)，從而造成測量的誤差。當不同樣品信號自身差別較小時，這種差異很容易被這些微小波動和干擾所掩蓋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中無法連續(xù)調(diào)節(jié)液體樣品的厚度，且樣品厚度難以控制影響檢測精度的不足，提供一種適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架及其方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題一種適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架，其特點在于，其包括兩個平行設(shè)置，用于對樣品袋進行夾持的樣品夾片，所述樣品夾片上均設(shè)有若干窗ロ ；一用于調(diào)整所述兩個樣品夾片間距，并使樣品夾片夾持樣品袋的光程調(diào)節(jié)機構(gòu)，其中該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)與所述樣品夾片中的一個連接；一底座，該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)以及未與該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)連接的所述樣品夾片固設(shè)于該底板上；一用于切換被探測光斑透射的窗ロ，或者調(diào)整同一窗ロ相對該探測光斑的位置的移動機構(gòu)，該移動機構(gòu)與底座連接。其中，每個所述的樣品夾片均包括一基片，所述窗ロ設(shè)于該基片上，在該基片靠近樣品袋的一側(cè)設(shè)有與該基片疊置的窗片。其中，所述樣品夾片還包括ー設(shè)置在該基片和蓋片之間的磁片，且兩個所述樣品夾片上的磁片相互吸引。其中，該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)為ー步進電機。 其中，該移動機構(gòu)包括ー用于橫向切換窗ロ，或?qū)Υ哎碇械臏y試位置進行微調(diào)的橫向移動機構(gòu)，該橫向移動機構(gòu)與該底板連接。其中，該移動機構(gòu)還包括一用于縱向切換窗ロ，或?qū)Υ翱谥械臏y試位置進行微調(diào)的縱向移動機構(gòu)，該縱向移動機構(gòu)與該底板連接。其中，該移動機構(gòu)為手動控制或者電動控制。本發(fā)明還提供一種采用所述適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架對液體樣品進行光譜測量的方法，其特點在于，其包括S1、該移動機構(gòu)調(diào)整同一窗ロ相對探測光斑的不同位置，對該窗ロ的不同點進行多次檢測；S2、根據(jù)步驟S1獲得的檢測數(shù)據(jù)計算平均值；S3、該移動機構(gòu)切換不同窗ロ，使得探測光斑射入下一個窗ロ ；S4、重復(fù)步驟S1-S3直至完成所有窗口中樣品的檢測。其中，在步驟S4后還包括步驟S5 :該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)整所述樣品夾片間距以改變所夾持的液體樣品的厚度；在步驟S5后再次執(zhí)行步驟S1-S415本發(fā)明中，上述優(yōu)選條件在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。本發(fā)明的積極步進效果在干本發(fā)明的適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架可通過光程調(diào)節(jié)機構(gòu)連續(xù)地改變樣品袋中樣品的厚度，并通過在樣品夾片上設(shè)置的多個窗ロ實現(xiàn)了同一厚度的重復(fù)性，使得同系列不同樣品之間具有更為可靠的參比價值，減小測量的誤差，提高樣品檢測的精確度。此外，多窗ロ的樣品夾片實現(xiàn)了對多個液態(tài)樣品進行同時夾持，連續(xù)檢測的目的，減少了反復(fù)夾裝樣品過程，提高檢測效率。


圖I為本發(fā)明的適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中樣品夾片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖I和2所示，本發(fā)明的適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架包括兩個平行且相對設(shè)置的樣品夾片I和2。樣品夾片I包括一基片11，在基片11上設(shè)有四個以矩陣形式排布的窗ロ 111。在基片11相對樣品袋7的一側(cè)固設(shè)ー窗片12。同樣的,樣品夾片2包括設(shè)有窗ロ 211的基片21，在基片21相對樣品袋7的一側(cè)設(shè)有ー窗片22。所述基片11和12可采用不銹鋼板，鋁合金或者銅板制成，而所述窗片12和22均采用聚こ烯或聚四氟こ烯或硅片等在太赫茲波段透過性高的材料制成。具有一定剛性的基片能夠保證在夾持過程中，兩個樣品夾片具有較好的相互平行度，從而確保被夾持的樣品袋整體的厚度更為均勻，減小測量誤差。其中，兩個樣品夾片窗片12和22相對設(shè)置，樣品袋7被夾持在它們之間。該樣品袋7包括四個以矩陣形式分布的液體樣品放置區(qū)域。在安裝放置樣品袋時，每個區(qū)域分別被夾持在兩個樣品夾片相対的兩個窗 ロ之間，從而探測光斑可依次穿過樣片夾片I的窗ロ111、樣品和樣品夾片2的窗ロ 211?？赏ㄟ^膠帶等輔助用品將樣品袋固定在樣品夾片上。此外，也可通過帶磁性的磁片或磁條對樣品袋進行固定。具體地，每個樣品夾片還包括ー磁片(圖中未示)，所述磁片設(shè)置在基片和窗片之間。設(shè)置在兩個樣品夾片上的磁片相互吸引，從而對樣品袋7進行夾持。該液體樣品架還包括一作為光程調(diào)節(jié)機構(gòu)的步進電機3和底座4。其中，步進電機3與樣品夾片2連接，步進電機3驅(qū)動樣品夾片2靠近或遠離樣品夾片1，一方面用于夾持樣品袋7 ;另一方面通過控制兩個樣品夾片I和2之間的間距改變液體樣品的厚度，測量時樣品從厚到薄逐漸進行調(diào)整。該步進電機3和未與步進電機3連接的樣品夾片I均固設(shè)在底板4上。該步進電機3與一控制器(圖中未示)連接，通過該控制器可控制步進電機驅(qū)動的步長。該液體樣品架還包括一縱向移動機構(gòu)6，該縱向移動機構(gòu)6與該底板4連接。在縱向移動機構(gòu)6的驅(qū)動下，底板4以及其上通過兩個樣品夾片I和2夾持的樣品相對探測光斑發(fā)生位移，從而達到縱向切換窗ロ的目的。該縱向移動機構(gòu)可以為電機、絲杠副等簡單機械結(jié)構(gòu)。液體樣品架還包括了一個與該縱向移動機構(gòu)6連接的橫向移動機構(gòu)5,用于切換橫向分布的窗ロ。該橫向移動機構(gòu)也可以為電機、絲杠副等簡單機械結(jié)構(gòu)。該橫向移動機構(gòu)5和縱向移動機構(gòu)6也均與該控制器連接，通過控制器控制窗ロ的切換時間和位置移動。該部分可通過現(xiàn)有的軟件通過編程實現(xiàn)，在此不再贅述。此外,該橫向移動機構(gòu)5和縱向移動機構(gòu)6也可為手動驅(qū)動,此時則需人工對窗ロ進行切換和移動操作。本發(fā)明的液體樣品架可通過光程調(diào)節(jié)機構(gòu)精確控制液體樣品的厚度，且連續(xù)可調(diào)，并通過多個窗ロ，依次測量相同厚度的不同樣品，使得樣品參比，同比測量所得到的數(shù)據(jù)更為準確。 下面對本發(fā)明的對液體樣品進行光譜測量的方法做進ー步說明。測量過程中，探測光斑相對樣品夾片的移動可參見圖2中的箭頭所示。在此需要說明，在實際測量中，入射的探測光斑保持不動，樣品夾片相對探測光斑進行移動。步驟S1、通過膠帶將盛有液體樣品的樣品袋7固定在樣品夾片I上。步驟S2、步進電機驅(qū)動樣品夾片2靠近樣品夾片I從而夾持樣品袋7，并至預(yù)設(shè)的厚度。步驟S3、通過橫向移動機構(gòu)5和縱向移動機構(gòu)6調(diào)整窗ロ(圖2左上角的窗ロ )的位置，使得探測光斑從窗ロ的中心通過。步驟S4、停留一段時間，采集樣品的數(shù)據(jù)。其中，為了提高測量準確度，在測量的每個樣品窗ロ，經(jīng)橫向移動機構(gòu)5和縱向移動機構(gòu)6微調(diào)，對該窗ロ的多個不同位點進行測量，然后取平均值。步驟S5、通過橫向移動機構(gòu)5切換至下一個待測的窗ロ(圖2中右上角的窗ロ)。步驟S6、重復(fù)執(zhí)行步驟S4和S5。步驟S7、通過縱向移動機構(gòu)6切換到下一個待測的窗ロ(圖2中右下角的窗ロ )。步驟S8、重復(fù)執(zhí)行步驟S4和S5。步驟S9、通過橫向移動機構(gòu)5切換至下一個待測的窗ロ(圖2中左下角的窗ロ )。步驟S1。、重復(fù)執(zhí)行步驟S4和S5。步驟Sn、通過步進電機3驅(qū)動樣品夾片2以進一歩減小樣品厚度，隨后再次執(zhí)行步驟 S3-Sltl。若需要對不同樣品在同一厚度條件下進行測量，可在樣品袋7的不同盛放區(qū)域內(nèi)注入不同樣品即可。本發(fā)明中的窗口數(shù)量和位置分布僅用于舉例說明，并非用于對本發(fā)明進行限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際情況對窗ロ的數(shù)量和位置分布進行調(diào)整。其中，當窗ロ僅為ー排橫向分布時，貝1J可以省略縱向移動機構(gòu)。若窗ロ僅為ー排縱向分布時，可以省略橫向移動機構(gòu)。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。權(quán)利要求
1.一種適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架，其特征在于，其包括 兩個平行設(shè)置、用于對樣品袋進行夾持的樣品夾片，所述樣品夾片上均設(shè)有若干窗Π ； 一用于調(diào)整所述兩個樣品夾片間距，并使樣品夾片夾持樣品袋的光程調(diào)節(jié)機構(gòu)，其中該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)與所述樣品夾片中的一個連接； 一底座，該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)以及未與該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)連接的所述樣品夾片固設(shè)于該底板上； 一用于切換被探測光斑透射的窗ロ或者用于調(diào)整同一窗ロ相對該探測光斑的位置的移動機構(gòu)，該移動機構(gòu)與底座連接。
2.如權(quán)利要求I所述的適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架，其特征在于，每個所述的樣品夾片均包括一基片，所述窗ロ設(shè)于該基片上，在該基片靠近樣品袋的一側(cè)設(shè)有與該基片疊置的窗片。
3.如權(quán)利要求2所述的適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架，其特征在于，所述樣品夾片還包括ー設(shè)置在該基片和窗片之間的磁片，且兩個所述樣品夾片上的磁片相互吸引。
4.如權(quán)利要求I所述的適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架，其特征在于，該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)為ー步進電機。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架，其特征在于，該移動機構(gòu)包括一用于橫向切換窗ロ，或?qū)Υ哎碇械臏y試位置進行微調(diào)的橫向移動機構(gòu)，該橫向移動機構(gòu)與該底板連接。
6.如權(quán)利要求5所述的適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架，其特征在于，該移動機構(gòu)還包括一用于縱向切換窗ロ，或?qū)Υ哎碇械臏y試位置進行微調(diào)的縱向移動機構(gòu)，該縱向移動機構(gòu)與該底板連接。
7.如權(quán)利要求6所述的適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架，其特征在于，該移動機構(gòu)為手動控制或者電動控制。
8.ー種采用權(quán)利要求I所述的適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架對液體樣品進行光譜測量的方法，其特征在于，其包括 51、該移動機構(gòu)調(diào)整同一窗ロ相對探測光斑的不同位置，對該窗ロ的不同點進行多次檢測； 52、根據(jù)步驟S1獲得的檢測數(shù)據(jù)計算平均值； 53、該移動機構(gòu)切換探測光斑至不同窗ロ，使得探測光斑射入下ー個窗ロ； 54、重復(fù)步驟S1-S3直至完成所有窗口中樣品的檢測。
9.如權(quán)利要求8所述的對液體樣品進行光譜測量的方法，其特征在于，在步驟S4后還包括步驟S5 :該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)整所述樣品夾片間距以改變所夾持的液體樣品的厚度；在步驟S5后再次執(zhí)行步驟S1-S41全文摘要
本發(fā)明公開一種適用于太赫茲時域光譜測量的液體樣品架及其方法，該液體樣品架包括兩個平行設(shè)置、用于對樣品袋進行夾持的樣品夾片，所述樣品夾片上均設(shè)有若干窗口；一用于調(diào)整所述兩個樣品夾片間距，并使樣品夾片夾持樣品袋的光程調(diào)節(jié)機構(gòu)，該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)與所述樣品夾片中的一個連接；一底座，該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)以及未與該光程調(diào)節(jié)機構(gòu)連接的所述樣品夾片固設(shè)于該底板上；一用于切換被探測光斑透射的窗口或者用于調(diào)整同一窗口相對該探測光斑的位置的移動機構(gòu)，該移動機構(gòu)與底座連接。本發(fā)明連續(xù)地改變樣品袋中樣品的厚度，并通過在樣品夾片上設(shè)置的多個窗口實現(xiàn)了同一厚度的重復(fù)性，使得同系列不同樣品之間具有更為可靠的參比價值，減小測量的誤差。
文檔編號G01N21/01GK102645404SQ20111004071
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者劉曉鴻, 吳勝偉, 張增艷, 朱智勇, 朱海云, 李晴暖, 趙紅衛(wèi) 申請人:中國科學院上海應(yīng)用物理研究所