CN111323372A - 一种多模式热释光特性测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多模式热释光特性测量装置，兼具通用性和扩展性，且可放在光谱仪样品仓中与光谱仪联用。所述装置包括：样品箱，所述样品箱上设有装配孔；变温台，所述变温台与所述样品箱的底壁连接，用于对所述待测样品的温度进行调节；透光窗片，用于透光和防止空气对流；避光塞，用于遮光和防止空气对流；光纤转接组件，用于转接光纤；探测器，用于监测样品的发光强度。
Description
技术领域
本发明公开了一种多模式热释光特性测量装置，属于光学检测技术领域。
背景技术
部分材料在受辐照时会产生缺陷中心，缺陷中心捕获电子后，在受外界条件如近红外光、可见光和紫外光激发时或在不受外界条件激发时，对材料进行升温会因热激活导致陷阱中的电子缓慢释放并与空穴结合发光或将能量转移给敏化中心发光，这种现象被称作热释光。根据热释光的强度可以对辐照剂量进行测定，也可以根据热释光的光谱鉴别发光离子，还可以通过对不同温度下热释光光强、波长和峰形的分析获得材料中陷阱能级及其分布的信息。
现有的光源诱导的多模式热释光特性测量装置，多采用光源和无激发源的多模式热释光特性测量装置的松散组合，体积较大且难以实现光纤远程测量和在光谱仪样品仓或暗室中与光谱探测***联用，而无激发源的多模式热释光特性测量装置，主要用于文物鉴别和辐射计量，一般体积较小，专用性强，难以实现光纤远程探测并不易在光谱仪样品仓或暗室中与光谱探测***联用。有必要设计出一种多模式热释光特性测量装置，兼具光源诱导和无激发源的热释光特性测量功能，通过更好的扩展和通用性改进，为热释光材料的基础和应用研发提供更灵活的工具。
发明内容
本发明公开了一种多模式热释光特性测量装置，兼具通用性和扩展性，且可放在光谱仪样品仓或暗室中与光谱探测***联用。
根据本发明第一种技术方案，所述装置包括样品箱，所述样品箱由六个壁装配而成，包括顶壁，底壁和四个侧壁，除所述底壁之外的其余壁至少有两个上设有装配孔；变温台，所述变温台与所述样品箱的底壁连接，用于对所述待测样品的温度进行调节；探测器，所述探测器用于监测样品的发光强度，装配在任意一个所述装配孔上，具体的，所述探测器包括但不限于光电倍增管、雪崩二级管、光谱仪；光纤转接组件，所述光纤转接组件装配在除装配所述探测器的装配孔之外的至少一个其余装配孔上；透光窗片，所述透光窗片用于防止空气对流和透光，装配在除装配所述探测器的装配孔之外的至少一个其余装配孔上，且所述透光窗片与所述光纤转接组件装配在不同的装配孔上，或替代除所述底壁之外的至少一个其余壁装配在所述样品箱上；当所述样品箱上设有除装配所述探测器，所述透光窗片和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔时，在除装配所述探测器，所述透光窗片和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞。
根据本发明第二种技术方案，所述装置包括样品箱，所述样品箱由六个壁装配而成，包括顶壁，底壁和四个侧壁，除所述底壁之外的其余壁至少有两个上设有装配孔；变温台，所述变温台与所述样品箱的底壁连接，用于对所述待测样品的温度进行调节；探测器，所述探测器用于监测样品的发光强度，装配在任意一个所述装配孔上，具体的，所述探测器包括但不限于光电倍增管、雪崩二级管、光谱仪；透光窗片，所述透光窗片用于防止空气对流和透光，装配在至少一个所述装配孔上，或替代除所述底壁之外的至少一个其余壁装配在所述样品箱上；当所述样品箱上设有除装配所述探测器和所述透光窗片的装配孔之外的其余装配孔时，在除装配所述探测器和所述透光窗片的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞。
根据本发明第三种技术方案，所述装置包括样品箱，所述样品箱由六个壁装配而成，包括顶壁，底壁和四个侧壁，除所述底壁之外的其余壁至少有两个上设有装配孔；变温台，所述变温台与所述样品箱的底壁连接，用于对所述待测样品的温度进行调节；探测器，所述探测器用于监测样品的发光强度，装配在任意一个所述装配孔上，具体的，所述探测器包括但不限于光电倍增管、雪崩二级管、光谱仪；光纤转接组件，所述光纤转接组件装配在至少一个所述装配孔上；当所述样品箱上设有除装配所述探测器和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔时，在除装配所述探测器和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞。
根据本发明第四种技术方案，所述装置包括样品箱，所述样品箱由六个壁装配而成，包括顶壁，底壁和四个侧壁，除所述底壁之外的其余壁至少有两个上设有装配孔；变温台，所述变温台与所述样品箱的底壁连接，用于对所述待测样品的温度进行调节；在任意一个所述装配孔上装配所述探测器，当所述样品箱上设有除装配所述探测器的装配孔之外的其余装配孔时，在装配所述探测器的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞。
根据上述技术方案，所述装置还包括光源，所述光源用于产生紫外到红外波段光；所述光源替代所述光纤转接组件、所述透光窗片或所述避光塞装配在样品箱上设置的任意一个装配孔上。当所述样品箱上设置有装配所述光纤转接组件、所述透光窗片或所述避光塞的装配孔时，所述光源替代一个所述光纤转接组件装配在装配所述光纤转接组件的装配孔上，或替代一个所述透光窗片装配在装配所述透光窗片的装配孔上，或替代一个所述避光塞装配在装配所述避光塞的装配孔上。
根据上述技术方案，所述装置还包括升降支架，所述升降支架位于所述样品箱的底部，用于调节所述样品箱在竖直方向上的位置，所述变温台设置在所述升降支架和所述样品箱之间，所述升降支架还用于调节所述变温台在竖直方向上的位置。
根据上述技术方案，所述装置还包括样品架，所述样品架位于所述样品箱的箱体内，用于放置待测样品，实现光学检测。
根据上述技术方案，所述装置还包括所述样品箱内的导热连接座，所述导热连接座可设置在所述变温台上，所述样品架设置在所述导热连接座上，且与所述导热连接座可拆卸连接；所述导热连接座采用导热材料制作而成。
根据上述技术方案，所述样品架外部设置石英罩，所述石英罩用于将待测样品密封在所述石英罩内部，隔绝外部水汽进入待测样品中。
在本发明中，所述装置可单独用于热释光探测，放置在光谱仪样品仓或暗室中并采用光谱探测***接收热释光信号，或采用光纤光谱仪接收热释光信号。
本发明能产生的有益效果包括：
本发明提供的多模式热释光特性测量装置，易扩展且通用性佳，设计轻巧，可单独使用。可放置在光谱仪样品仓和暗室内与光谱探测***联用。可连接光纤进行远程测量。防辐射性能佳，对小体积样品测试方便。
附图说明
图1为多模式热释光特性测量装置第一种实施方式外观图
图2为多模式热释光特性测量装置第一种实施方式内部结构图一
图3为多模式热释光特性测量装置第一种实施方式内部结构图二
图4为多模式热释光特性测量装置第一种实施方式在光谱仪样品仓内场景图
图5为多模式热释光特性测量装置第二种实施方式外观图
图6为多模式热释光特性测量装置第二种实施方式内部结构图
图7为光纤转接组件外观图及内部结构图
图8透光窗片替代侧壁装配示意图
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
根据本发明第一种技术方案，所述样品箱由六个壁装配而成，包括顶壁，底壁和四个侧壁，除所述底壁之外的其余壁至少有两个上设有装配孔，本发明实施例中所述样品箱采用不透光材料制作，示例的，可采用金属材料制作，具体的，可采用铜材料制作；变温台，所述变温台与所述样品箱的底壁连接，用于对所述待测样品的温度进行调节，本发明实施例中的变温台可在77K～800K之间进行检测，在实际应用中，变温台可以是冷热台；探测器，所述探测器用于监测样品的发光强度，装配在任意一个所述装配孔上，具体的，所述探测器包括但不限于光电倍增管、雪崩二级管、光谱仪；光纤转接组件，所述光纤转接组件装配在除装配所述探测器的装配孔之外的至少一个其余装配孔上，所述光纤转接组件具体包括透镜、镜筒和光纤接头，所述镜筒连接所述透镜和光纤接头，所述镜筒连接所述透镜的一端替代装配在除装配所述探测器的装配孔之外的其余装配孔上，具体的，可采用转接法兰将所述镜筒连接所述透镜的一端装配在除装配所述探测器的装配孔之外的其余装配孔上，所述光纤转接组件用于转接光纤，使样品的热释光信号可通过光纤远程导入光纤光谱仪；透光窗片，所述透光窗片用于防止空气对流和透光，装配在除装配所述探测器的装配孔之外的至少一个其余装配孔上，且所述透光窗片与所述光纤转接组件装配在不同的装配孔上，或替代除所述底壁之外的至少一个其余壁装配在所述样品箱上，在本发明实施例中，所述透光窗片采用透光材料制作，具体的，采用石英材料制作；当所述样品箱上设有除装配所述探测器，所述透光窗片和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔时，在除装配所述探测器，所述透光窗片和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞，所述避光塞用于遮光和防止空气对流，采用不透光材料制作，示例的，可采用金属材料制作，具体的，可采用铜材料制作。
根据本发明第二种技术方案，所述样品箱由六个壁装配而成，包括顶壁，底壁和四个侧壁，除所述底壁之外的其余壁至少有两个上设有装配孔，本发明实施例中所述样品箱采用不透光材料制作，示例的，可采用金属材料制作，具体的，可采用铜材料制作；变温台，所述变温台与所述样品箱的底壁连接，用于对所述待测样品的温度进行调节，本发明实施例中的变温台可在77K～800K之间进行检测，在实际应用中，变温台可以是冷热台；探测器，所述探测器用于监测样品的发光强度，装配在任意一个所述装配孔上，具体的，所述探测器包括但不限于光电倍增管、雪崩二级管、光谱仪；透光窗片，所述透光窗片用于防止空气对流和透光，装配在至少一个所述装配孔上，或替代除所述底壁之外的至少一个其余壁装配在所述样品箱上，在本发明实施例中，所述透光窗片采用透光材料制作，具体的，采用石英材料制作；当所述样品箱上设有除装配所述探测器和所述透光窗片的装配孔之外的其余装配孔时，在除装配所述探测器和所述透光窗片的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞，所述避光塞用于遮光和防止空气对流，所述避光塞采用不透光材料制作，示例的，可采用金属材料制作，具体的，可采用铜材料制作。
根据本发明第三种技术方案，所述样品箱由六个壁装配而成，包括顶壁，底壁和四个侧壁，除所述底壁之外的其余壁至少有两个上设有装配孔，本发明实施例中所述样品箱采用不透光材料制作，示例的，可采用金属材料制作，具体的，可采用铜材料制作；变温台，所述变温台与所述样品箱的底壁连接，用于对所述待测样品的温度进行调节，本发明实施例中的变温台可在77K～800K之间进行检测，在实际应用中，变温台可以是冷热台；探测器，所述探测器用于监测样品的发光强度，装配在任意一个所述装配孔上，具体的，所述探测器包括但不限于光电倍增管、雪崩二级管、光谱仪；光纤转接组件，所述光纤转接组件装配在至少一个所述装配孔上，所述光纤转接组件具体包括透镜、镜筒和光纤接头，所述镜筒连接所述透镜和光纤接头，所述镜筒连接所述透镜的一端装配在至少一个所述装配孔上，具体的，可采用转接法兰将所述镜筒连接所述透镜的一端装配在至少一个所述装配孔上，所述光纤转接组件用于转接光纤，使样品的热释光信号可通过光纤远程导入光纤光谱仪；当所述样品箱上设有除装配所述探测器和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔时，在除装配所述探测器和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞，所述避光塞用于遮光和防止空气对流，所述避光塞采用不透光材料制作，示例的，可采用金属材料制作，具体的，可采用铜材料制作。
根据本发明第四种技术方案，所述样品箱由六个壁装配而成，包括顶壁，底壁和四个侧壁，除所述底壁之外的其余壁至少有两个上设有装配孔，本发明实施例中所述样品箱采用不透光材料制作，示例的，可采用金属材料制作，具体的，可采用铜材料制作；变温台，所述变温台与所述样品箱的底壁连接，用于对所述待测样品的温度进行调节，本发明实施例中的变温台可在77K～800K之间进行检测，在实际应用中，变温台可以是冷热台；在任意一个所述装配孔上装配所述探测器，所述探测器用于监测样品的发光强度，具体的，所述探测器包括但不限于光电倍增管、雪崩二级管、光谱仪；当所述样品箱上设有除装配所述探测器的装配孔之外的其余装配孔时，在装配所述探测器的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞，所述避光塞用于遮光和防止空气对流，所述避光塞采用不透光材料制作，示例的，可采用金属材料制作，具体的，可采用铜材料制作。
根据上述技术方案，所述装置还包括光源，所述光源用于产生紫外到红外波段光，本发明实施例中对所述光源的种类不做限制，示例的，所述光源可为半导体激光器、卤素灯、氘灯、氙灯、LED、汞灯；所述光源替代所述光纤转接组件、所述透光窗片或所述避光塞装配在样品箱上设置的任意一个所述装配孔上。当所述样品箱上设置有装配所述光纤转接组件、所述透光窗片或所述避光塞的装配孔时，所述光源替代一个所述光纤转接组件装配在装配所述光纤转接组件的装配孔上，或替代一个所述透光窗片装配在装配所述透光窗片的装配孔上，或替代一个所述避光塞装配在装配所述避光塞的装配孔上。
根据上述技术方案，所述装置还包括升降支架，所述升降支架位于所述样品箱的底部，用于调节所述样品箱在竖直方向上的位置，所述变温台设置在所述升降支架和所述样品箱之间，所述升降支架还用于调节所述变温台在竖直方向上的位置。
根据上述技术方案，所述装置还包括样品架，所述样品架位于所述样品箱的箱体内，用于放置待测样品，实现光学检测。
根据上述技术方案，所述装置还包括所述样品箱内的导热连接座，所述导热连接座设置在所述样品箱内和所述变温台上，并通过所述底壁上的通孔从所述变温台伸入所述样品箱，所述样品架设置在所述导热连接座上，且与所述导热连接座可拆卸连接；所述导热连接座采用导热材料制作，示例的，可采用铜材料制作。
根据上述技术方案，所述样品架外部设置石英罩，所述石英罩用于将待测样品密封在所述石英罩内部，隔绝外部水汽进入待测样品中。
根据上述技术方案，为了便于放置待测样品的样品架从样品箱中取出或放入样品箱，样品箱的顶部设有开口，开口处设置有顶盖，顶盖可以封闭该开口。当顶盖上设置有装配孔时，光源或探测器也可从顶盖上的装配孔上伸入样品箱，实现激发。
在本发明中，所述装置可单独用于热释光探测，放置在光谱仪样品仓或暗室中并采用光谱探测***接收热释光信号，或采用光纤光谱仪接收热释光信号。
本发明能产生的有益效果包括：
本发明提供的多模式热释光特性测量装置，易扩展且通用性佳，设计轻巧，可单独使用。可放置在光谱仪样品仓和暗室内与光谱探测***联用。可连接光纤进行远程测量。对小体积样品测试方便。
实施例1
本实施例中的装置包括样品箱2，四个侧壁设有装配孔，分别装配光源9、探测器8、透光窗片6和光纤转接组件3，探测器8通过探测器座7装配在装配孔上，光纤转接组件3如图7所示，由光纤接头301、透镜303和镜筒302组成。样品箱2顶部设有开口，开口处设有顶盖1，顶盖1可封闭开口。透光窗片6也可采用如图8所示装配方式替代样品箱2的侧壁装配在样品箱2上，被透光窗片6替代的样品箱2的侧壁不能是装配探测器8的侧壁。样品箱2底壁连接升降支架5，升降支架5和样品箱2底壁之间装配变温台4。样品箱2内设置导热连接座12，导热连接座12设置在变温台4上，样品架11可拆卸连接在导热连接座12上，样品架11外部设置石英罩10。本实施例中的装置可放置在光谱仪样品仓中使用或在暗室中独立使用，并可实现光纤远程探测。具体使用过程见实施例2。
实施例2
光谱仪由光谱仪样品仓22，激发装置，光谱探测***和光学平台组成。所述装置位于光谱仪样品仓22中，所述装置和光谱探测***之间设置光学组件21，所述光学组件21用于对从所述装置中出射的光线进行会聚整形。其中，光学组件21可以为透镜或透镜组。所述装置与实施例1中的所述装置相同。光源9发射的光照射在样品架11上的样品上，一段时间后关闭光源9，并打开变温台4将样品变温至设定温度，此时样品即发射热释光信号。样品的热释光信号透过透光窗片6和石英罩10进入探测器8或经光学组件21直接进入光谱探测***，并通过光纤转接组件3连接的光纤进入光纤光谱仪，完成热释光的测量。
实施例3
本实施例中的装置与实施例1中的装置不同的是，样品箱2的顶盖1上设置一个装配孔，侧壁设置四个装配孔，分别装配探测器8、光纤转接组件3和三个避光塞13，探测器8通过探测器座7装配在顶盖1上的装配孔上。本实施例中的装置在使用时可避免环境光的干扰，可通过探测器8实现近距离探测并可实现光纤远程探测。具体使用过程见实施例4。
实施例4
在样品架11上放入样品，并打开变温台4将样品变温至设定温度，此时样品即发射热释光信号。样品的热释光信号分别被探测器8和连接光纤转接组件3的光纤光谱仪接收。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多模式热释光特性测量装置，所述装置包括：样品箱，所述样品箱由六个壁装配而成，包括顶壁，底壁和四个侧壁，除所述底壁之外的其余壁至少有两个上设有装配孔；变温台，所述变温台与所述样品箱的底壁连接，用于对所述待测样品的温度进行调节；探测器，所述探测器用于监测样品的发光强度，装配在任意一个所述装配孔上。
2.根据权利要求1所述的多模式热释光特性测量装置，其特征在于：所述装置还包括光纤转接组件，所述光纤转接组件装配在除装配所述探测器的装配孔之外的至少一个其余装配孔上；透光窗片，所述透光窗片用于防止空气对流和透光，装配在除装配所述探测器的装配孔之外的至少一个其余装配孔上，且所述透光窗片与所述光纤转接组件装配在不同的装配孔上，或替代除所述底壁之外的至少一个其余壁装配在所述样品箱上；当所述样品箱上设有除装配所述探测器，所述透光窗片和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔时，在除装配所述探测器，所述透光窗片和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞。
3.根据权利要求1所述的多模式热释光特性测量装置，其特征在于：所述装置还包括透光窗片，所述透光窗片用于防止空气对流和透光，装配在至少一个所述装配孔上，或替代除所述底壁之外的至少一个其余壁装配在所述样品箱上；当所述样品箱上设有除装配所述探测器和所述透光窗片的装配孔之外的其余装配孔时，在除装配所述探测器和所述透光窗片的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞。
4.根据权利要求1所述的多模式热释光特性测量装置，其特征在于：所述装置还包括光纤转接组件，所述光纤转接组件装配在至少一个所述装配孔上；当所述样品箱上设有除装配所述探测器和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔时，在除装配所述探测器和所述光纤转接组件的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞。
5.根据权利要求1所述的多模式热释光特性测量装置，其特征在于：当所述样品箱上设有除装配所述探测器的装配孔之外的其余装配孔时，在装配所述探测器的装配孔之外的其余装配孔上装配避光塞。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热释光测量装置，其特征在于：所述装置还包括光源，所述光源用于产生紫外到红外波段光；所述光源替代所述光纤转接组件、所述透光窗片或所述避光塞装配在样品箱上设置的任意一个装配孔上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的热释光测量装置，其特征在于：所述装置还包括样品架，所述样品架位于所述样品箱的箱体内，用于放置待测样品，实现光学检测。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的多模式热释光特性测量装置，其特征在于，所述装置还包括升降支架，所述升降支架位于所述样品箱的底部，用于调节所述样品箱在竖直方向上的位置，所述变温台设置在所述升降支架和所述样品箱之间，所述升降支架还用于调节所述变温台在竖直方向上的位置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的多模式热释光特性测量装置，其特征在于，所述装置还包括所述样品箱内的导热连接座，所述导热连接座设置在所述变温台上，所述导热连接座采用导热材料制作而成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的多模式热释光特性测量装置，其特征在于，所述装置还包括石英罩，所述石英罩起到密封待测样品以隔绝水汽作用。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202010310368.3A CN111323372A (zh) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | 一种多模式热释光特性测量装置 |
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| CN202010310368.3A CN111323372A (zh) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | 一种多模式热释光特性测量装置 |
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| CN111323372A true CN111323372A (zh) | 2020-06-23 |
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- 2020-04-20 CN CN202010310368.3A patent/CN111323372A/zh active Pending
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