[發明專利]基于太赫茲時域光譜技術的紙頁定量檢測裝置及方法

無效

• 申請號: 200710156476.4
• 申請日: 2007-11-01
• 公開（公告）號: CN101178355A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 曹丙花;周澤魁;張光新;侯迪波;黃平捷
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27;G06F19/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明屬于太赫茲技術應用領域，尤其涉及一種基于太赫茲時域光譜技術的紙頁定量檢測裝置及方法。

背景技術

太赫茲(1THz＝10¹²Hz)波通常是指頻率范圍在0.1THz到10THz的電磁波輻射，處于微波與紅外光之間。太赫茲波技術具有以下特點：(1)太赫茲時域光譜技術采用光脈沖取樣探測方法，可以獲得太赫茲波的瞬態電場，即同時得到幅度和相位信息。(2)太赫茲輻射對陶瓷、塑料、干木片等很多物質透射率高，可以用于這些材料的質量控制。(3)太赫茲輻射是一種非常安全的電磁輻射，頻率為1THz的電磁波的光子能量只有4mev，是X射線的百萬分之一，對人體危害極小，可以用于無損檢測。(4)利用太赫茲時域光譜技術可以獲得亞皮秒、飛秒時間分辨率，而且通過取樣測量技術，能夠有效地抑制背景輻射噪聲的干擾，信噪比可以達到10¹⁰。(5)太赫茲波波長較長，受物質顆粒散射影響很小。

紙頁定量是指單位面積紙的重量，是衡量紙機性能和質量的重要指標。準確控制紙頁定量可以極大地提高經濟效益。目前國內外普遍采用β射線衰減技術進行紙頁定量的測量，利用穿過紙頁或從紙頁反射的β射線的減弱原理，基于比爾指數衰減定律進行紙頁定量檢測。這種方法是利用β射線的幅度信息進行紙頁定量檢測，容易受散射及漫反射的影響，而且用于產生β射線的大部分射線源對人體有害，存在放射性污染。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于太赫茲時域光譜技術的紙頁定量檢測裝置及方法。

基于太赫茲時域光譜技術的紙頁定量檢測裝置中的飛秒激光器發出的飛秒激光被分束器分成兩束，其中一束激光經第一反射鏡、光學延遲線和第二反射鏡后被聚焦透鏡聚焦到光導天線型太赫茲發射器上產生太赫茲波，產生的太赫茲波被第一聚乙烯透鏡準直為平行光束照射到待測紙樣上，透過待測紙樣后被第二聚乙烯透鏡聚焦，被ITO導電玻璃反射到碲化鋅電光晶體上；另外一束激光經第三反射鏡、第四反射鏡和起偏器后透射過ITO導電玻璃與第一束激光所產生的太赫茲波共線地被耦合到碲化鋅電光晶體上；從碲化鋅電光晶體透射出的攜帶太赫茲波信息的激光經過四分之一波片后被渥拉斯頓棱鏡分成偏振方向垂直的兩束激光照射到平衡探測器上；平衡探測器的輸出信號經鎖相放大器后被輸入數據處理計算機進行進一步數據處理；鎖相放大器輸出信號經高功率放大器放大后為光導天線型太赫茲發射器提供偏置電壓；數據處理計算機通過光學延遲線控制裝置控制光學延遲線。

基于太赫茲時域光譜技術的紙頁定量檢測裝置中的光導天線型太赫茲發射器包括GaAs基底、金屬偶極天線、電極導線以及超半球硅透鏡，高功率放大器輸出的信號經電極導線為光導天線型太赫茲發射器提供正弦型偏置電壓，從GaAs基底表面出射的太赫茲脈沖被超半球硅透鏡耦合到自由空間。

基于太赫茲時域光譜系統的紙頁定量值檢測方法，其特征在于包括如下步驟：

1)使用權利要求1所述檢測裝置測量太赫茲波透過空氣的時域波形作為參考信號，將與待測紙樣成分和密度相同的不同厚度的標準紙樣置于第一聚乙烯透鏡與第二聚乙烯透鏡之間分別測得其太赫茲時域波形，求出不同厚度的標準紙樣的太赫茲時域信號相對于參考信號的延遲時間Δt，建立與待測紙樣成分和密度相同的紙頁的定量檢測數學模型，即B＝C×Δt，其中B為紙頁定量值，Δt為延遲時間，C為擬合曲線的斜率，對于成分和密度相同的紙頁為常數；