[發明專利]利用太赫茲時域光譜技術檢測晶體生長環境的方法及系統

有效

• 申請號: 201410230920.2
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN104007075B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 寶日瑪;孟倩;趙昆;董晨;孫世寧
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 湯在彥

1.一種利用太赫茲時域光譜技術檢測晶體生長環境的系統，其特征在于，所述系統包括：太赫茲時域光譜裝置、光斑調整與顯示裝置以及樣品檢測裝置；所述太赫茲時域光譜裝置照射晶體樣品，生成所述晶體樣品的太赫茲時域光譜信號，所述樣品檢測裝置用于根據所述太赫茲時域光譜信號對所述晶體樣品進行檢測，所述光斑調整與顯示裝置用于放置所述晶體樣品，并調整光斑投射在所述晶體樣品上的位置；其中，

所述光斑調整與顯示裝置包括三維樣品臺、夾持臺、光斑攝像系統以及圖像顯示器；

所述夾持臺設置在所述三維樣品臺上，用于放置所述晶體樣品，通過移動所述三維樣品臺帶動所述晶體樣品上下、前后、左右移動，以改變光斑在所述晶體樣品上的位置；所述光斑攝像系統攝取所述光斑的圖像后，生成光斑信號傳送至所述圖像顯示器上進行顯示；

觀察所述圖像顯示器上的光斑，并根據所述光斑調整所述三維樣品臺，使得太赫茲波垂直入射在所述晶體樣品的中心位置。

2.根據權利要求1所述的利用太赫茲時域光譜技術檢測晶體生長環境的系統，其特征在于，所述夾持臺可根據所述晶體樣品的大小、厚度，通過旋轉兩側旋轉螺母調節夾持縫的大小，進而固定住所述晶體樣品。

3.根據權利要求1所述的利用太赫茲時域光譜技術檢測晶體生長環境的系統，其特征在于，所述夾持臺的材質為鑄鐵合金，用以牢固的固定住所述晶體樣品，方便測量。

4.根據權利要求1所述的利用太赫茲時域光譜技術檢測晶體生長環境的系統，其特征在于，所述光斑攝像系統包括光斑攝像頭、圖像傳感器以及數字信號處理芯片；

所述光斑攝像頭攝取所述光斑圖像后生成光學圖像投射到所述圖像傳感器上，所述圖像傳感器將所述光學圖像轉換為電信號并傳送至所述數字信號處理芯片，所述數字信號處理芯片對所述電信號進行處理，生成所述光斑信號傳送至所述圖像顯示器上進行顯示。

5.根據權利要求1～4任一項所述的利用太赫茲時域光譜技術檢測晶體生長環境的系統，其特征在于，所述太赫茲時域光譜裝置為透射式太赫茲光路。

6.一種利用權利要求1所述的系統進行晶體生長環境檢測的方法，其特征在于，所述方法包括：

選擇待測晶體樣品；

利用所述太赫茲時域光譜系統對氮氣進行測試，獲得太赫茲波時域波形作為參考信號；

將所述待測晶體樣品放置在所述夾持臺上，通過移動三維樣品臺的位置，帶動所述夾持臺移動，改變所述光斑在所述待測晶體樣品上的位置，當所述太赫茲波垂直入射在所述待測晶體樣品的中心位置時，得到太赫茲波時域波形，作為所述待測晶體樣品的測試信號；

對所述參考信號和測試信號進行傅立葉變換，生成所述參考信號和測試信號的太赫茲頻域信息；

根據所述參考信號和測試信號的太赫茲頻域信息，得到所述待測晶體樣品的吸收系數，進一步生成所述待測晶體樣品的吸收圖；

比較所述待測晶體樣品的吸收圖中的峰值大小及峰位的不同，辨別所述待測晶體樣品的生長環境。

7.根據權利要求6所述的進行晶體生長環境檢測的方法，其特征在于，選擇待測晶體樣品時，要挑選出在不同生長環境下的生長規則、表面平整的晶體，并對其進行切割、磨平處理，使得所述待測晶體樣品的大小和厚度保持一致。

8.根據權利要求7所述的進行晶體生長環境檢測的方法，其特征在于，所述不同生長環境包括不同的溫度、壓力、濃度和晶體組成。

9.根據權利要求6所述的進行晶體生長環境檢測的方法，其特征在于，根據所述參考信號和測試信號的太赫茲頻域信息，生成所述待測晶體樣品的吸收系數，包括：

基于菲涅爾公式的數據處理模型，得到所述待測晶體樣品的吸收系數α(ω)：

α(ω)=2αln4n(ω)ρ(ω)[n(ω)+1]2;]]>

其中，n(ω)為所述待測晶體樣品的折射率，d為所述待測晶體樣品的厚度，為所述參考信號和測試信號的比值、c為真空光速，ω為頻率，ρ(ω)為參考信號和測試信號的比值的模。