[發(fā)明專利]一種氣體太赫茲光譜探測系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113466166A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 鄭小平;李志杰;鄧曉嬌;李熠豪;白藝偉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/3581
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 茍冬梅

1.一種氣體太赫茲光譜探測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：太赫茲波發(fā)生模塊、待測氣體模塊、太赫茲波探測模塊、程控及采集模塊；

所述太赫茲波發(fā)生模塊用于產生并發(fā)射不同頻率的太赫茲波信號；

所述待測氣體模塊用于配置及存儲待測氣體，使所述不同頻率的太赫茲波信號通過所述待測氣體；

所述太赫茲波探測模塊用于通過場效應晶體管檢波器檢波通過所述待測氣體后的所述不同頻率的太赫茲波信號的幅值信號；

所述程控及采集模塊用于控制所述太赫茲波發(fā)生模塊產生并發(fā)射所述太赫茲波信號的頻率，還用于采集通過所述待測氣體后的所述不同頻率的太赫茲波信號的幅值檢波信號，并生成所述待測氣體的光譜圖。

2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，所述太赫茲波發(fā)生模塊包括：所述本地振蕩器、所述固態(tài)倍頻發(fā)射鏈路，其中：

所述本地振蕩器用于產生不同頻率的基頻信號；

所述固態(tài)倍頻發(fā)射鏈路用于對所述不同頻率的基頻信號進行倍頻，得到所述不同頻率的太赫茲波信號，并發(fā)射所述不同頻率的太赫茲波信號。

3.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，所述待測氣體模塊包括：進樣單元、壓力控制單元、氣腔單元，其中：

所述進樣單元用于向所述氣腔單元中的氣腔加入至少一種所述待測氣體；

所述壓力控制單元用于控制所述氣腔中的壓力，以控制所述氣腔中的加入的所述各待測氣體的相對濃度；

所述氣腔單元用于使所述太赫茲波發(fā)生模塊產生的所述不同頻率的太赫茲波信號通過所述氣腔。

4.根據權利要求3的系統(tǒng)，所述進樣單元包括：管道、控制閥、樣品瓶，其中：

所述樣品瓶用于存放液態(tài)的所述待測樣品，所述液態(tài)的待測樣品通過揮發(fā)所述待測氣體進入所述氣腔；

所述管道包括主管和支管，其中：所述主管連接多個所述支管，每個所述支管連接一個所述樣品瓶，所述主管還通過波紋連接管和法蘭接口連接所述氣腔，以使所述樣品瓶中的所述待測氣體通過所述支管和所述主管進入所述氣腔；

所述控制閥設置于所述每個支管上，用于通過調節(jié)不同控制閥的開關狀態(tài)，控制所述每個支管連接的樣品瓶與氣腔的連通狀態(tài)。

5.根據權利要求3或4的系統(tǒng)，所述進樣單元還包括：可升降支撐桿和底座，其中：

所述底座用于托舉所述樣品瓶；

所述可升降支撐桿通過螺絲調節(jié)實現可升降功能，用于固定和支撐所述主管；

所述可升降支撐桿還用于支撐所述底座，以實現所述底座的可升降功能，為所述樣品瓶的拆卸和安裝提供活動空間。

6.根據權利要求3的系統(tǒng)，所述壓力控制單元包括：真空泵、閥門、壓力計，其中：

所述真空泵用于將所述氣腔內部抽真空；

所述壓力計設置于所述氣腔上，用于測量所述氣腔內的壓力，以控制所述氣腔內所述待測氣體的相對濃度；

所述閥門包括放氣閥、真空截止閥、壓力微調閥，其中：所述放氣閥設置于所述氣腔上，用于控制所述氣腔內外的連通狀態(tài)；所述真空截止閥設置于所述真空泵和所述氣腔中間，用于通過調節(jié)開關狀態(tài)來控制所述真空泵對所述氣腔的抽真空效果；所述壓力微調閥設置于所述真空截止閥和所述真空泵之間，用于控制所述真空泵對所述氣腔的抽真空速率，進而實現所述氣腔內部壓力的微量控制。

7.根據權利要求3的系統(tǒng)，所述氣腔單元包括：所述氣腔，其中：

所述氣腔用于盛放所述進樣單元加入的所述至少一種待測氣體，以使所述太赫茲波信號通過所述待測氣體后被所述太赫茲探測模塊探測；

所述氣腔通過法蘭接口與所述壓力控制單元相連，通過膠圈密封式接口與所述進樣單元相連。

8.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，所述太赫茲波探測模塊包括：所述場效應晶體管檢波器，其中：

所述場效應晶體管檢波器基于二維等離子體激元，用于接收到所述太赫茲波信號后，檢波所述太赫茲波信號的幅值信號。