[發(fā)明專利]紅外反射和透射測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910610537.2
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110286100B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戚澤明;胡傳圣;李承祥
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;G01N21/31;G01N21/3563;G01N21/552;G01N21/01
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張靜

本發(fā)明公開了一種紅外反射和透射測量系統(tǒng)及方法，本發(fā)明技術(shù)方案針對磁場調(diào)控物性的表征問題，將紅外光譜學(xué)測量和磁場結(jié)合起來，可以實(shí)現(xiàn)磁場下的可變低溫紅外反射和透射測量，而且該測量系統(tǒng)進(jìn)行反射和透射測量時，不需要改變光路，也不需要重新裝載樣品，對于即可以反射又可以透射紅外光的樣品，可以同時測量其反射和透射譜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種紅外反射和透射測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

紅外譜學(xué)是研究材料光學(xué)性質(zhì)、分子振動以及量子功能材料中低能電荷動力學(xué)行為的強(qiáng)有力方法，在材料科學(xué)、物理、化學(xué)、高分子科學(xué)、生物和生命科學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。通過對樣品的紅外反射譜或透射譜的測量，可以獲得其光學(xué)系數(shù)(介電系數(shù)、光電導(dǎo)、折射率等)、分子結(jié)構(gòu)以及各種基本激發(fā)(電子、聲子、自旋、等離子激元等)及其之間的相互作用等重要信息。

磁場可以將電子電荷與組成物質(zhì)的質(zhì)子、中子和電子磁矩耦合，是研究材料性質(zhì)的一個有力工具。超導(dǎo)體、磁性材料和量子霍爾器件等量子功能材料在強(qiáng)磁場的作用下，可以發(fā)生耦合自旋，建立或去除關(guān)聯(lián)、共振、局域電子和打破時間反演對稱等現(xiàn)象，顯著地影響其性質(zhì)。因此，磁場已經(jīng)和溫度、壓力一樣，成為一個重要的熱力學(xué)參數(shù)。

目前紅外光譜儀所配置的通常反射譜測量附件或透射譜測量方式都無法同時與低溫和超導(dǎo)磁體耦合進(jìn)行測量。即使不在低溫或磁場下測量時，也無法同時進(jìn)行反射和透射譜測量，測量反射譜時必須在光譜儀安裝相應(yīng)的反射附件進(jìn)行測量，測量透射譜時必須拆除反射附件進(jìn)行測量，樣品也需要重新裝載。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種紅外反射和透射測量系統(tǒng)及方法，將紅外譜學(xué)測量和磁場結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)磁場下的可變低溫紅外反射和透射譜測量，無需改變光路和重新裝載樣品。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種紅外反射和透射測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括：

超導(dǎo)磁體室，所述超導(dǎo)磁體室具有相對的第一法蘭口和第二法蘭口，所述第一法蘭口和所述第二法蘭口之間用于放置所述待測樣品，所述超導(dǎo)磁體室用于為所述待測樣品提供磁場環(huán)境；

反射譜測量裝置，所述反射譜測量裝置用于將紅外光譜儀發(fā)射的紅外光通過所述第一法蘭口照射到所述待測樣品上，通過所述第一法蘭口獲取所述待測樣品反射的紅外光，測量樣品的紅外反射譜信息；

透射測量裝置，所述透射測量裝置用于通過所述第二法蘭口獲取所述待測樣品透射的紅外光，測量樣品的紅外透射譜信息。

優(yōu)選的，在上述測量系統(tǒng)中，所述超導(dǎo)磁體室包括：

磁場真空室，所述磁場真空室包括貫穿磁體的室溫孔，在其中一個所述室溫孔的兩端分別設(shè)置有所述第一法蘭口以及所述第二法蘭口；

樣品架，所述樣品架用于裝載所述待測樣品。

優(yōu)選的，在上述測量系統(tǒng)中，所述樣品架包括：樣品桿、樣品托以及三維平移臺；

所述樣品托固定在所述樣品桿上，所述樣品托用于放置所述待測樣品；

所述樣品桿固定有所述樣品托的一端用于通過另一個所述室溫孔的一端置于所述磁場真空室內(nèi)，并與所述磁場真空室內(nèi)的所述三維平移臺連接；

所述三維平移臺用于調(diào)節(jié)位于所述待測樣品的位置。

優(yōu)選的，在上述測量系統(tǒng)中，所述樣品桿的另一端用于插入傳輸線，所述傳輸線背離所述樣品桿的一端插入液氮罐或是液氦罐，以使得所述樣品托于設(shè)定的溫度環(huán)境。

優(yōu)選的，在上述測量系統(tǒng)中，所述反射譜測量裝置包括：

反射真空腔體，所述反射真空腔體具有用于連接所述紅外光譜儀的第三法蘭口以及用于和所述第一法蘭口相對設(shè)置的第四法蘭口；