[發明專利]一種適用于變溫環境的差分反射檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202210722008.3
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115078279A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 王譯那;郭迎慶;張雷;徐趙東;隋青美
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發明涉及一種適用于變溫環境的差分反射檢測方法，基于光源（1）出射光分光所獲彼此波長相同、強度相同的第一分光與第二分光，以溫度可控環境下的第一基底（4）為依據，切換控制第一分光與第二分光依次經第一基底（4）反射、以及樣品室（3）內第二基底（5）表面所設二維待測樣品反射，并通過分別所獲第一檢測光反射光強信息、第二檢測光反射光強信息之間的差分運算，依據二維待測樣品所對應標準品的吸收特征光譜，實現對二維待測樣品的結構特征檢測；設計方法具有抗溫度干擾能力強、環境適應性好的優點；并進一步設計實現該方法的裝置，通過模塊化光路布局結構設計，能夠進一步提高待測樣品結構特征檢測的工作效率。

技術領域

本發明涉及一種適用于變溫環境的差分反射檢測方法及裝置，屬于光學表征及檢測儀器技術領域。

背景技術

光學檢測儀器及其技術在材料特性表征、材料生長原位監測等方面，具有舉足輕重的作用，它的發展有利于探究材料的性質，制備高質量材料。差分反射檢測是利用不同狀態下樣品反射光的變化，得到被測對象的光譜信息，通過分析光子能量與反射光變化量之間的關系，從而判斷被測對象結構特征和所處狀態的光學檢測技術。它具有快速、無損、靈敏度高、非接觸等特點，特別適合材料生長原位監測。

目前常見的材料特性光學檢測儀器，包括光學顯微鏡、原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、拉曼光譜儀等，但它們在不同程度上存在一定的缺陷。光學顯微鏡檢測簡單快速，但檢測精度低、檢測空間有限；原子力顯微鏡檢測精度高，但檢測范圍有限；透射電子顯微鏡分辨率高，但對檢測環境要求極高；掃描電子顯微鏡的檢測分辨率高、直觀，但會破壞樣品結構；拉曼光譜儀檢測速度快、檢測方法簡單，但檢測結構復雜。

綜述所述，以上檢測儀器和技術存在明顯的不足，很難應用在材料原位監測；另外，在許多試驗條件，試驗溫度并不是一成不變的，變溫的環境會對材料基底的性質產生影響，從而對檢測結果產生誤差。由于現有檢測裝置存在的不足，開發一種適用于變溫環境的檢測裝置及其試驗方法具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種適用于變溫環境的差分反射檢測方法，基于光源下的分光操作，結合溫度可控環境下的第一基底，針對樣品室內第二基底表面所設的二維待測樣品進行結構特征檢測。

本發明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明設計了一種適用于變溫環境的差分反射檢測方法，基于光源與光譜儀，根據溫度可控環境下的第一基底，按如下步驟A至步驟F，針對樣品室內第二基底表面所設的二維待測樣品進行結構特征檢測；

步驟A.針對光源的出射光進行分光，獲得彼此波長相同、強度相同的第一分光與第二分光，并進入步驟B；

步驟B.基于樣品室內溫度恒定的時長t，阻擋第一分光，同時控制第二分光射向第二基底表面所設的二維待測樣品表面，通過反射產生第二檢測光，由光譜儀接收端接收該第二檢測光，并保持此狀態持續時長t，以及獲得此狀態下樣品室內的溫度T，然后進入步驟C；

步驟C.控制第一基底所處環境的溫度為溫度T，并阻擋第二分光，同時控制第一分光射向第一基底表面，通過反射產生第一檢測光，由光譜儀接收端接收該第一檢測光，并保持此狀態持續時長t，然后進入步驟D；

步驟D.光譜儀針對接收到的第二檢測光、第一檢測光，分別檢測獲得第二檢測光所對應的反射光強信息R₂、第一檢測光所對應的反射光強信息R₁，并進入步驟E；

步驟E.根據如下公式進行差分運算；

獲得二維待測樣品所對應的吸收光譜Δ，即樣品光吸收特性與波長的關系，并進入步驟F；

步驟F.根據二維待測樣品所對應標準品的吸收特征光譜，針對二維待測樣品所對應的光吸收特性與波長光譜進行分析，即實現對二維待測樣品的結構特征檢測。