[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

技術領域

本發明涉及晶體生長環境的檢測領域，尤其涉及一種基于太赫茲時域光譜技術檢測晶體生長環境的方法及系統。

背景技術

礦物及其晶體是一定自然條件下形成的產物,1878年吉布斯最早發現晶體晶面生長和發育的規律,建立了“晶體形貌學”。現代礦物學的成果之一,是在先進科技觀察手段的基礎上,發展了成因礦物學和礦物標型學,把礦物的結晶習性,及各種物理和化學性質與其形成的地質環境相聯系,應用結晶學和晶體生長理論分析其成因,闡明微形貌所揭示的成礦信息。而不同的生長環境條件(包括溫度、壓力、濃度、組成等)會對礦物結晶產生不同的影響，因此形成的礦物微型貌特征也是不同的。

目前，傳統的光學檢測方法如核磁共振波譜技術、X射線熒光技術、拉曼光譜技術和紅外光譜技術等，在檢測晶體物質方面應用十分廣泛。但各自仍存在有不足之處，例如核磁共振波譜技術要求原子核必須具有核磁性質，并且只有那些能量與核自旋能級能量差相同的電磁輻射才能被共振吸收等條件限制；紅外吸收光譜分析法在定量分析時具有誤差大，且靈敏度低等缺點；再加上有些檢測技術對人體及樣品都要有潛在的危害，且具有不易操作、測量時間相對較長等缺點，因此需要尋求一種新的光譜技術來進行晶體物質的檢測。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明目的在于提供一種利用太赫茲時域光譜技術對晶體進行快速、無損的檢測系統及檢測方法。

為了達到上述目的，本發明實施例提供一種利用太赫茲時域光譜技術檢測晶體生長環境的系統，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，所述太赫茲時域光譜裝置為透射式太赫茲光路。

為了達到上述目的，本發明實施例還提供一種利用上述系統進行晶體生長環境檢測的方法，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。

本發明實施例的基于太赫茲時域光譜技術檢測晶體生長環境的方法及系統，不僅具有安全性好、穿透力強、光譜靈敏度高的特點，并且測量方法簡單實用、快速、準確，更加有利于研究礦物晶體的微型貌特征，便于直接追蹤成巖、成礦、晶體生長信息。除此之外，該方法對晶體無損害，測量后的晶體還可以重復利用。

附圖說明