[發明專利]一種無液氦光譜學恒溫器黑體輻射光源樣品室

有效

• 申請號: 201610236546.6
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105758527B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 張豫徽;康亭亭
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/04;G01J5/06;G01N21/01
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種無液氦光譜學恒溫器黑體輻射光源樣品室，樣品室包括底座，防熱輻射冷屏，樣品架，內置溫度計的銅塊，玻璃鋼底座，內置溫度計小底座，溫度計和加熱電阻片。該樣品室主要特征在于利用防熱輻射冷屏屏蔽外界熱輻射的干擾，利用熱絕緣的黑體輻射光源系統輻射10μm以上波長的單色光。實現了在低溫下對微弱現象的測試研究，比如對高靈敏度光電導性半導體材料的研究。

技術領域

本發明是無液氦光譜學恒溫器一種樣品室，具體涉及一種熱絕緣的可置光源結構，涉及低溫下的黑體輻射光源和屏蔽外界熱輻射的冷屏結構，應用于對高靈敏度光電導性的半導體材料在低溫下的光電特性研究，通過普朗克定律和能量守恒定律從而得到高靈敏度光電特性半導體材料在低溫下的響應光譜。

背景技術

目前利用傳統的單色光源系統對半導體材料進行光電特性研究，大多是通過窗口把光引入樣品室，由于沒有完全屏蔽，樣品被單色光照射的同時也會受一個很強的背景黑體輻射300K影響。由于300K所輻射10μm波長的光，現存的光源系統不能滿足波長在10μm以上的單色光，于是我們無法對微弱現象進行研究，比如對于高靈敏度光電特性的半導體材料，如果從外界引入單色光，背景輻射所輻射光能量往往大于我們所用單色光源的能量，在研究的結果數據中很難精準確定光源的激發光譜。

低溫下半導體材料的熱容是隨著溫度的降低而減少—德拜模型，所以在低溫環境中，一個很弱的光就可以迅速將半導體材料加熱，使其迅速升溫，從而對應的光電特性也會改變。所以在低溫環境中研究高靈敏度光電特性半導體材料需要一個可以完全屏蔽外界背景輻射的干擾，這樣我們就需要一個在低溫環境下能夠激發可變波長光的黑體作為光源，由于低溫樣品室空間有限，在低溫下工作的理想黑體光源并不容易找到。所以在研究高靈敏光電特性半導體材料，需要我們擁有一個能夠在低溫下工作的黑體輻射光源。

而對于現在市場上的恒溫器樣品室內沒有設置安裝光源的結構，他們仍然采用從窗口引入單色光源，如果安裝光源，完全屏蔽的樣品室內同時也缺少一個熱絕緣的可置光源結構。

發明內容

本發明的目的設計一種無液氦光譜學恒溫器黑體輻射光源的樣品室，樣品室在低溫環境中達到完全屏蔽外界熱輻射干擾，安裝能夠正常工作的理想型黑體輻射光源，同時要求具有與冷頭熱絕緣的可置光源結構，通過兩個獨立的溫度計分別監測樣品室和光源溫度及其變化，從而應用于對高靈敏度光電導性的半導體材料在低溫下的光電特性研究，通過普朗克定律和能量守恒定律從而得到高靈敏度光電特性半導體材料在低溫下的響應光譜。

本發明的技術方案如下：

無液氦光譜學恒溫器黑體輻射光源的樣品室是有：底座101，防熱輻射冷屏102，樣品架103，內置溫度計的銅塊104，玻璃鋼底座105，內置溫度計小底座106，溫度計107與加熱電阻片108組成。

底座101是兩個連體的圓形底盤結構，底盤大小根據已有的無液氦光譜學恒溫器來設計，同時也確定圓盤圓心通孔的位置。上底盤光滑，下底盤側壁帶M50螺紋，圓盤的圓心位子設一小的通孔，儀器的信號線和其他的電源線穿過通孔固定，并用鋁箔膠帶密封。上底盤邊緣上打有9個完全一樣的通孔，其圓心是在以底盤為圓心Φ＝76.2mm的邊上，具體位子105°、135°、180°陣列而成，可用M5的紫銅螺絲通過通孔將底座101固定在溫控儀的冷頭上。圓心水平位置的左側，是M6螺紋孔，它與玻璃鋼底座105相連接。在通過圓心水平線的垂直線上存在對稱的兩個M3螺紋孔,用來安裝內置溫度計的銅塊104。圓心偏右有兩個等距的M3螺紋孔,固定樣品架103，詳見附圖1。

防熱輻射冷屏102，內置M50螺紋8圈,冷屏側壁對稱存在四個大小一樣的通孔,位置與溫控儀窗口相對，以實現我們需要從外界光源引光至樣品室內。但做黑體輻射光源系統時，用鋁膠帶將其密封，以保證完全屏蔽外界熱輻射的作用，詳見附圖1。