侵权投诉
订阅
纠错
参加自媒体

太赫兹勘探在前沿资料测验范畴的运用

2018-08-07 11:26
来历: 微迷网

太赫兹丈量仪器现在现已进入工业运用阶段,并代表着一个重要的潜在商场。

就在几年前,太赫兹辐射的商业运用好像还不行明亮。假如咨询专家:太赫兹辐射有哪些“杀手级”运用?很少有人说的上来。但是,在2018年,太赫兹丈量仪器体现出了巨大的商场潜力。民用安全运用范畴、无损检测和工业质量操控范畴,都能够获益于新一代太赫兹体系的运用。依据实践运用,多种不同类型的技能各具长处。

太赫兹频谱在前沿资料测验范畴的运用

上图为一种带光纤尾纤的光混频器,其有源结构坐落圆柱形封装的中心,发生的太赫兹辐射经过硅透镜发射出来

太赫兹频谱覆盖了100GHz~10THz(波长在3mm~30um之间)的频率,坐落红外和微波频段之间(图1)。现在,能够运用多种技能发生太赫兹辐射。以下介绍的运用选用了依赖于NIR(近红外)激光转化成太赫兹波的光电源。与代替技能(例如倍频器或量子级联激光器)比较,这种光电子体系的特征在于更强的鲁棒性、更紧凑的尺度以及非常宽的可用带宽。

太赫兹频谱在前沿资料测验范畴的运用

图1 坐落红外和微波波段之间的太赫兹频谱

本文介绍了三种太赫兹勘探新式运用,每种都有不同的体系和仪器:

(1)微量气体的高活络检测,这要求体系具有高光谱分辩率,频域光谱仪看起来最适合;

(2)层厚丈量,选用时域体系,如塑料件的挤出和轿车工业中漆面的表征;

(3)在快速移动的传送带上实时检测样品,运用快速挑选体系进行验证,每秒可丈量高达500 KSPS(每秒千次采样)的样品。

在此能够预期,跟着这些丈量体系的商场承受度进步,将为相关组件的出产带来更大的规划效应。

气体勘探

频域光谱使用了两个可调谐激光器的差频混频原理。两个波长略有差异的光照耀特定半导体组件或光混频器,可将拍频信号波长转化成太赫兹辐射。特别是,二极管激光器的波长能够精确地操控,使得所发生的太赫兹辐射有极高的方向性,而且能够简单地设置或扫描。在微量气体剖析中,仅1MHz的频率分辩率就够了;多种气体在太赫兹频率范围内具有显着的跃迁,并在低压下变窄,能够经过它们的吸收指纹峰进行辨认。

太赫兹频谱在前沿资料测验范畴的运用

图2 二氧化硫的太赫兹吸收光谱:TeraScan能够分辩宽度仅为几兆赫兹的谱线,试验数据(黑线)和文献值(蓝线)高度一致

德国联邦教育和研讨部(Federal Ministry for Education and Research)在2014~2017年期间赞助了一个项目,旨在研讨工业修建中有毒气体的精确勘探。该项目还联合了TOPTICA Photonics、Fraunhofer Heinrich Hertz研讨所、德国曼海姆消防局的剖析作业组以及其他合作伙伴。他们规划了一款依据高精度频域光谱仪的移动丈量站,剖析了各种运用场景,包括维护出产线免受爆破,以及在紧迫情况下铲除风险等。

在上述两种情形下,都需求丈量有关走漏有毒气体类型和数量的精确信息。他们规划的移动丈量站的勘探限值为:对氨气抵达约10ppm,对硫化氢和二氧化硫抵达100ppm。图2展现了低压下二氧化硫的典型吸收光谱。

层厚丈量

时域太赫兹丈量依据脉冲太赫兹源。与频域光谱比较,这些体系仅运用一个发射短红外脉冲的激光(持续时刻为50~100fs)。激光脉冲触发光电导开关并发生短瞬变电流,其间包括高(太赫兹)频率重量。现在可用的最佳光电导开关选用了铟镓砷(InGaAs)半导体资料,可完成高达7 THz的带宽。

太赫兹频谱在前沿资料测验范畴的运用

图3 太赫兹脉冲从塑料瓶的不同点反射:在同一个瓶中,壁厚改变近两倍,太赫兹回声定位很简单检测到这些不均匀性

使用太赫兹短脉冲进行塑料件的质量操控或涂料、涂层检测,是太赫兹丈量最有远景的工业运用之一(薄的光学不透明层丈量)。其丈量原理类似于回声定位。太赫兹脉冲聚集在被检测的资料上,资料层顶部和底部会各自反射一部分的入射脉冲。

假如资料的折射率已知,能够依据两层反射脉冲的抵达时刻来核算层的厚度(图3)。该办法乃至还适用于多层外表,只需各层资料具有不同的折射率即可。时域体系TeraFlash现已能够解析厚度为10~20um的资料。

1  2  下一页>  
声明: 本文系OFweek依据授权转载自其它媒体或授权刊载,意图在于信息传递,并不代表本站附和其观念和对其真实性担任,如有新闻稿件和图片著作的内容、版权以及其它问题的,请联络咱们。

宣布谈论

0条谈论,0人参加

请输入谈论内容...

请输入谈论/谈论长度6~500个字

您提交的谈论过于频频,请输入验证码持续

暂无谈论

暂无谈论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联络邮箱:
*验 证 码: