[發(fā)明專利]適用于太赫茲頻段高反射材料介電參數(shù)測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811219803.0
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109188105B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡禾;張景;孫金海;鄭巖;張旭濤;徐穎
• 申請（專利權(quán)）人: 北京環(huán)境特性研究所
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 周嬌嬌

1.一種適用于太赫茲頻段高反射材料介電參數(shù)測量裝置，其特征在于，包括：參考板、透射測量模塊、反射測量模塊和計算模塊；

所述透射測量模塊用于對所述參考板進行太赫茲波透射測量；所述反射測量模塊用于分別獲取所述參考板和待測材料板在同一設(shè)定入射角度下反射的太赫茲波能量；所述計算模塊用于根據(jù)所述透射測量模塊的測量結(jié)果獲得所述參考板的折射率和消光系數(shù)并計算所述參考板在設(shè)定入射角度下反射的反射率，結(jié)合所述參考板和所述待測材料板反射的太赫茲波能量，計算所述待測材料板的反射率和相移，解算待測材料板的介電參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于太赫茲頻段高反射材料介電參數(shù)測量裝置，其特征在于：所述反射測量模塊包括氣室、基板、弓型軌道、太赫茲發(fā)射模塊、太赫茲接收模塊和樣品支架；

所述基板設(shè)于所述氣室內(nèi)，所述弓型軌道設(shè)于所述基板，所述樣品支架設(shè)于所述弓型軌道的圓心處，用于放置被測樣品；所述太赫茲發(fā)射模塊和所述太赫茲接收模塊分別通過一個直軌設(shè)于所述弓型軌道，兩個所述直軌均一端固定于所述弓型軌道的圓心處，一端設(shè)于所述弓型軌道并能夠沿所述弓型軌道移動，用于帶動所述太赫茲發(fā)射模塊和所述太赫茲接收模塊圍繞所述樣品支架做圓周運動。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于太赫茲頻段高反射材料介電參數(shù)測量裝置，其特征在于：所述基板豎直設(shè)于所述氣室一側(cè)壁的內(nèi)側(cè)，所述太赫茲發(fā)射模塊和所述太赫茲接收模塊位于所述樣品支架下方。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于太赫茲頻段高反射材料介電參數(shù)測量裝置，其特征在于：所述參考板為硅片或聚四氟乙烯片。

5.一種適用于太赫茲頻段高反射材料介電參數(shù)測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、對參考板進行太赫茲波透射測量，獲得參考板的折射率和消光系數(shù)，計算參考板在設(shè)定入射角度下反射的反射率；

S2、分別測量參考板和待測材料板在同一設(shè)定入射角度下反射的太赫茲波能量；

S3、根據(jù)參考板的反射率和反射的太赫茲波能量以及待測材料板反射的太赫茲波能量，計算待測材料板在測量頻段的反射率；

S4、根據(jù)待測材料板在測量頻段的反射率外推測量頻段外的反射率，進而計算待測材料板的相移，解算待測材料板的復(fù)介電參數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于太赫茲頻段高反射材料介電參數(shù)測量方法，其特征在于：

所述步驟S1中計算參考板在設(shè)定入射角度下反射的反射率時，根據(jù)菲涅耳公式，若入射太赫茲波為p偏振，則參考板的反射系數(shù)r_01p為：

若入射太赫茲波為s偏振，則參考板的反射系數(shù)r_01s為：

其中，r_01p和r_01s分別表示太赫茲波由空氣入射參考板時的p和s兩種偏振狀態(tài)下的反射系數(shù)，為入射角度，為折射角度；為空氣復(fù)折射率，為參考板復(fù)折射率，ω為頻率，n₁(ω)為參考板的折射率，k₁(ω)為參考板的消光系數(shù)；

則參考板的反射率為：

或

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于太赫茲頻段高反射材料介電參數(shù)測量方法，其特征在于，所述步驟S3包括：

根據(jù)參考板的反射率R_參考板和反射的太赫茲波能量P_參考板，得到太赫茲波照射能量P_照射：

根據(jù)太赫茲波照射能量P_照射和待測材料板反射的太赫茲波能量P_材料板，得到待測材料板在測量頻段的反射率R：