[發明專利]一種在線激光脈沖超快動力學檢測設備及其應用方法

有效

• 申請號: 202010529828.1
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111624158B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 楊曉剛;李長明;吳其華;葛德培
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/01
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

1.一種在線激光脈沖超快動力學檢測設備的應用方法，其特征在于，該方法采用在線激光脈沖超快動力學檢測設備進行檢測，該設備包括超快脈沖激光器(1)、反射鏡(2)、氣體反應器(3)、前置電壓放大器(4)和示波器(5)；所述氣體反應器(3)包括至少三個通道，該三個通道依次為石英或者光纖接口的光學通道(3.1)、電壓信號通道(3.2)、氣體輸入/輸出通道(3.3)；所述氣體反應器(3)內部設置有樣品架，所述樣品架上放置有三明治結構(8)，所述三明治結構(8)由上至下依次為透明檢測電極(8.1)、絕緣層(8.2)和半導體(8.3)，所述半導體(8.3)與底部電極(8.4)連接；所述透明檢測電極(8.1)通過低容抗電纜與前置電壓放大器(4)連接，所述底部電極(8.4)接地并與示波器(5)連接，所述前置電壓放大器(4)的信號輸出端與示波器(5)的信號輸入端連接；所述超快脈沖激光器(1)選用Nd:YAG激光器，其脈沖寬度為4ns，其波長為355nm，其脈沖能量為100uJ；所述超快脈沖激光器(1)選用二極管皮秒激光器；所述氣體反應器(3)還連接有氣體傳感器(6)和壓力傳感器(7)，所述氣體傳感器(6)和壓力傳感器(7)用于控制氣體反應器(3)內部的溫度和壓力；所述氣體反應器(3)內部還設置有溫度控制器(3.4)，用于控制氣體反應器(3)內部的溫度；所述半導體(8.3)為n-型氧化鐵、n-型二氧化鈦、p-型鈣鈦礦中的一種；

該方法包括以下步驟：

步驟1)，先將所述氣體反應器(3)通過氣體輸入/輸出通道(3.3)將其內部抽真空，然后注入氣體，循環抽真空-注入氣體三次，最后注入待反應的氣體；

步驟2)，所述超快脈沖激光器(1)發出的光線經過反射鏡(2)反射至氣體反應器(3)的光學通道(3.1)，光線經過所述光學通道(3.1)后穿過透明檢測電極(8.1)或底部電極(8.4)并激發半導體(8.3)表面形成電荷；

步驟3)，所述檢測電極(8.1)與底部電極(8.4)之間形成的電壓信號輸入至前置電壓放大器(4)，然后由所述示波器(5)采集放大后的電壓信號V(t)；

步驟4)，計算三明治結構(8)的電容C；

步驟5)，根據公式Q(t)＝C×V(t)得到半導體(8.3)的表面電荷量Q(t)；然后根據公式擬合得到電荷分離速率常數k_sep、一級反應動力學常數k₁、n級反應動力學常數k_n；根據表面電荷量的時間變化量ΔQ(t)/Δt來得到電荷反應速度dQ(t)/dt；根據公式擬合得到反應級數n。