CN112345083B - 一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，包括测试台，测试台的上表面固定安装有低温制冷***、光路传输***和信号采集与保存***，测试台的上表面左侧固定安装有密封壳体，低温制冷***包括斯特林制冷机，斯特林制冷机的输出端安装有冷却腔，冷却腔的右侧安装有液氮冷却罐。本发明所述的一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，通过设置的改进型斯特林制冷机与液氮冷却罐配合使用，辐射源通过紫铜支撑件安装在斯特林制冷机的冷却腔内部，计算机通过本实验室自制的温度控制器控制液氮冷却罐的液氮流量开关进而控制液氮的流量和斯特林制冷机的冷却效率，准确控制冷却腔内部的温度。

Description

一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试 装置

技术领域

本发明涉及测试装置领域，特别涉及一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置领域。

背景技术

众所周知，太赫兹波包含了频率为0.1到10THz的电磁波，该术语适用于从电磁辐射的毫米波波段的高频边缘(300 GHz)和低频率的远红外光谱带边缘(3000 GHz)之间的频率，对应的波长的辐射在该频带范围从0.03mm到3mm，在对高温超导太赫兹辐射源的研究过程中发现，样品的辐射性能受直流偏置的影响较为显著，在不同偏置条件下，样品所呈现的电运输、频率线宽、辐射的稳定性等特性均有差异，为了测试不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源的特性，我们提出一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置。

现有的典型太赫兹辐射源的测试装置主要分为三个部分：低温制冷***、光路传输***和信号采集与保存***，前期的低温试验中，液氦降温是一种常见的方法，但是耗散较快，价格也比较昂贵，目前很多实验室通过使用斯特林制冷机来进行低温试验，极大地缩短试验准备时间，而且操作过程非常简便安全，但是通过使用斯特林制冷机来制冷存在着一些问题，首先斯特林制冷机设置有冷头架，而将辐射源放置在斯特林制冷机的冷头架的下方制冷可能导致辐射源表面制冷不平衡，从而导致制冷效果较差，其次，使用斯特林制冷机进行制冷，制冷方法较为单一，无法快速对制冷温度进行准确调节，最后，使用斯特林制冷机制冷向辐射源喷液氦，可能会导致辐射源发出的太赫兹波被液氦分子散射，而影响太赫兹波的功率，为了解决上述问题，我们提出一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，可以有效解决背景技术中的问题：首先斯特林制冷机设置有冷头架，而将辐射源放置在斯特林制冷机的冷头架的下方制冷可能导致辐射源表面制冷不平衡，从而导致制冷效果较差，其次，使用斯特林制冷机进行制冷，制冷方法较为单一，无法快速对制冷温度进行准确调节，最后，使用斯特林制冷机制冷向辐射源喷液氦，可能会导致辐射源发出的太赫兹波被液氦分子散射，而影响太赫兹波的功率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，包括测试台，所述测试台的上表面固定安装有低温制冷***、光路传输***和信号采集与保存***，所述测试台的上表面左侧固定安装有密封壳体，所述低温制冷***位于密封壳体的下方，所述低温制冷***包括斯特林制冷机，所述斯特林制冷机的输出端安装有冷却腔，所述冷却腔的右侧安装有液氮冷却罐，所述液氮冷却罐的底部固定安装有支撑架，所述支撑架固定安装在测试台的上表面；

所述冷却腔的正面转动连接有隔热门，所述冷却腔的内底部固定安装有紫铜支撑件，所述冷却腔的内表面固定安装有液氮管道和氦气管道，所述液氮管道和氦气管道均为螺旋状，所述液氮管道和氦气管道为双螺旋状连接，所述冷却腔的内部且位于紫铜支撑件的上表面固定安装有温度计，所述斯特林制冷机的底部固定安装固定板，所述固定板的底部与测试台的上表面固定连接，所述液氮冷却罐的输出端固定安装有液氮流量开关，这样装置通过设置的圆形的冷却腔，将辐射源固定安装在冷却腔的中心部位，使辐射源的表面受冷均匀，可有效增加辐射源的寿命，液氮管道和氦气管道呈螺旋状设置，且液氮管道和氦气管道双螺旋状连接，使液氮管道与氦气管道之间接触面积增大，可大大加强降温效率，进一步使辐射源表面受冷均匀，同时防止液氮和氦气与辐射源表面接触，导致辐射源发出的太赫兹辐射被液氮和氦气散射，从而导致辐射能量降低，影响实验数据的准确性，具有较好的创造性和实用性；

所述液氮冷却罐的输出端的端部与液氮管道的输入端导通，所述冷却腔的侧面固定安装有氮气出口和冷头架，所述氮气出口的输入端与液氮管道的输出端导通，所述冷头架的输入端与斯特林制冷机的冷气端管道连接，所述冷头架的输出端与氦气管道导通，所述冷却腔的侧面还开设有可穿出太赫兹波的波导传播窗，所述密封壳体的上表面固定安装有可对密封壳体内部进行抽真空的气泵，所述密封壳体的侧面开设有传播窗口，所述波导传播窗的位置与传播窗口对应，所述测试台的上表面固定安装有可对整个测试过程进行控制的计算机，这样装置通过设置的改进型斯特林制冷机与液氮冷却罐配合使用，辐射源通过紫铜支撑件安装在斯特林制冷机的冷却腔内部，计算机通过本实验室自制的温度控制器控制液氮冷却罐的液氮流量开关进而控制液氮的流量和斯特林制冷机的冷却效率，准确控制冷却腔内部的温度，极大的缩短了实验准备时间，可准确快速控制冷却腔内部的温度，且这样设置可帮助节约氦气资源，降低实验成本。

本发明进一步的改进在于，所述测试台的上表面中部固定安装有对太赫兹波进行调制的斩波器，所述光路传输***包括固定在测试台上表面的位移平台和隔光盖，所述位移平台位于隔光盖的内底部，所述斩波器的输入端与波导传播窗通过光纤连接，所述斩波器的输出端通过光路连接有太赫兹波传输管道，所述太赫兹波传输管道的内部固定安装有将发散的太赫兹波汇聚成平行光束的第一离轴抛物面镜，所述太赫兹波传输管道位于隔光盖的下方。

本发明进一步的改进在于，所述太赫兹波传输管道的输出端通过光路连接有一号分束镜和二号分束镜，所述一号分束镜和二号分束镜由两个交叉的六指齿槽构成一个平面整体，所述一号分束镜固定在测试台的上表面，所述二号分束镜安装在位移平台上，所述二号分束镜可在位移平台上前后移动，所述一号分束镜和二号分束镜的输出端通过光路连接有第二离轴抛物面镜。

本发明进一步的改进在于，所述一号分束镜与第二离轴抛物面镜的夹角为45度，所述一号分束镜与第一离轴抛物面镜的夹角为45度，所述一号分束镜和二号分束镜始终平行设置，所述第二离轴抛物面镜的输出端通过光纤连接有探测辐射源辐射信息的辐射信号探测器。

本发明进一步的改进在于，所述信号采集与保存***包括电输运测试单元和辐射强度测试单元，所述电输运测试单元包括可对辐射源进行电流信号采集的压控电流源、可对辐射源进行电压信号采集的低噪声放大器和可对冷却腔内部温度进行精确控制的温度控制器，所述压控电流源的电压输入端与计算机连接，所述计算机的输出端与温度控制器连接，所述计算机的输出端还连接有可对辐射源偏置条件进行改变的直流偏置模块，所述直流偏置模块的信号发出端与辐射源连接。

本发明进一步的改进在于，所述辐射强度测试单元包括斩波器控制器和锁相放大器，所述锁相放大器适于将辐射信号探测器的信号和同频的斩波器信号进行放大以精确检测到辐射源的太赫兹辐射功率。

本发明进一步的改进在于，一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，所述使用方法如下：

A:测试台安装在地面上，打开隔热门将辐射源固定在冷却腔的紫铜支撑件上，温度传感器也固定于此，温度计与温度控制器连接，通过计算机程序实时监控样品的环境温度，按照电路图连接各部分的电路，气泵对密封壳体的内部进行抽真空处理，然后计算机控制斯特林制冷机和液氮流量开关工作，装置通过设置的圆形的冷却腔，将辐射源固定安装在冷却腔的中心部位，使辐射源的表面受冷均匀，可有效增加辐射源的寿命，液氮管道和氦气管道呈螺旋状设置，且液氮管道和氦气管道双螺旋状连接，使液氮管道与氦气管道之间接触面积增大，对整个腔室进行均匀降温；

B:完成A步骤后，计算机控制直流偏置模块在辐射源偏置一定电流并在特定范围内变化，辐射源辐射出太赫兹波，并由传播窗口和波导传播窗传输至斩波器进行调制，被调制后的太赫兹波进入太赫兹波传输管道中，经过第一离轴抛物面镜汇聚为平行光束，太赫兹波传输管道的输出端通过光路连接有一号分束镜和二号分束镜，一号分束镜和二号分束镜由两个交叉的六指齿槽构成一个平面整体，一号分束镜固定在测试台的上表面，二号分束镜安装在位移平台上，二号分束镜可在位移平台上前后移动，一号分束镜和二号分束镜的输出端通过光路连接有第二离轴抛物面镜，光束经过第二离轴抛物面镜进入辐射信号探测器中，由辐射信号探测器将探测的辐射信号送入电脑可获得辐射功率强度；

C:完成B步骤的同时，传播窗口和波导传播窗传输至斩波器的太赫兹波经过斩波器的调制，使辐射信号探测器按照特定的频率接收该信号，同时将斩波器的工作频率作为锁相放大器的参考信号，最后有锁相放大器将两个信号放大，精确检测到太赫兹辐射功率。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本装置通过设置的改进型斯特林制冷机与液氮冷却罐配合使用，辐射源通过紫铜支撑件安装在斯特林制冷机的冷却腔内部，计算机通过本实验室自制的温度控制器控制液氮冷却罐的液氮流量开关进而控制液氮的流量和斯特林制冷机的冷却效率，准确控制冷却腔内部的温度，极大的缩短了实验准备时间，可准确快速控制冷却腔内部的温度，且这样设置可帮助节约氦气资源，降低实验成本。

2、本装置通过设置的圆形的冷却腔，将辐射源固定安装在冷却腔的中心部位，使辐射源的表面受冷均匀，可有效增加辐射源的寿命，液氮管道和氦气管道呈螺旋状设置，且液氮管道和氦气管道双螺旋状连接，使液氮管道与氦气管道之间接触面积增大，可大大加强降温效率，进一步使辐射源表面受冷均匀，同时防止液氮和氦气与辐射源表面接触，导致辐射源发出的太赫兹辐射被液氮和氦气散射，从而导致辐射能量降低，影响实验数据的准确性，具有较好的创造性和实用性。

附图说明

图1为本发明一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置的整体结构示意图。

图2为本发明一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置的电输运测试模块原理示意图。

图3为本发明一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置的制冷腔室示意图。

图4为本发明一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置的冷却腔内部示意图。

图5为本发明一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置的制冷腔室剖视示意图。

图6为本发明一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置的液氮管道与氦气管道连接示意图。

图7为本发明一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置的光路传输***示意图。

图8为本发明一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置的辐射强度测试原理示意图。

图中：1、测试台；2、密封壳体；3、斯特林制冷机；4、气泵；5、传播窗口；6、固定板；7、冷却腔；8、支撑架；9、冷头架；10、氮气出口；11、斩波器；12、计算机；13、辐射信号探测器；14、隔光盖；15、支撑底板；16、位移平台；17、隔热门；18、波导传播窗；19、液氮冷却罐；20、液氮流量开关；21、紫铜支撑件；22、液氮管道；23、支撑板；24、氦气管道；25、太赫兹波传输管道；26、第一离轴抛物面镜；27、一号分束镜；28、二号分束镜；29、第二离轴抛物面镜。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一号”、“二号”、“三号”、“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

如图1-8所示，一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，包括测试台（1），测试台（1）的上表面固定安装有低温制冷***、光路传输***和信号采集与保存***，测试台（1）的上表面左侧固定安装有密封壳体（2），低温制冷***位于密封壳体（2）的下方，低温制冷***包括斯特林制冷机（3），斯特林制冷机（3）的输出端安装有冷却腔（7），冷却腔（7）的右侧安装有液氮冷却罐（19），液氮冷却罐（19）的底部固定安装有支撑架（8），支撑架（8）固定安装在测试台（1）的上表面；

冷却腔（7）的正面转动连接有隔热门（17），冷却腔（7）的内底部固定安装有紫铜支撑件（21），冷却腔（7）的内表面固定安装有液氮管道（22）和氦气管道（24），液氮管道（22）和氦气管道（24）均为螺旋状，液氮管道（22）和氦气管道（24）为双螺旋状连接，冷却腔（7）的内部且位于紫铜支撑件（21）的上表面固定安装有温度计，斯特林制冷机（3）的底部固定安装固定板（6），固定板（6）的底部与测试台（1）的上表面固定连接，液氮冷却罐（19）的输出端固定安装有液氮流量开关（20）；

液氮冷却罐（19）的输出端的端部与液氮管道（22）的输入端导通，冷却腔（7）的侧面固定安装有氮气出口（10）和冷头架（9），氮气出口（10）的输入端与液氮管道（22）的输出端导通，冷头架（9）的输入端与斯特林制冷机（3）的冷气端管道连接，冷头架（9）的输出端与氦气管道（24）导通，冷却腔（7）的侧面还开设有可穿出太赫兹波的波导传播窗（18），密封壳体（2）的上表面固定安装有可对密封壳体（2）内部进行抽真空的气泵（4），密封壳体（2）的侧面开设有传播窗口（5），波导传播窗（18）的位置与传播窗口（5）对应，测试台（1）的上表面固定安装有可对整个测试过程进行控制的计算机（12）。

在本实施例中，测试台（1）的上表面中部固定安装有对太赫兹波进行调制的斩波器（11），光路传输***包括固定在测试台（1）上表面的位移平台（16）和隔光盖（14），位移平台（16）位于隔光盖（14）的内底部，斩波器（11）的输入端与波导传播窗（18）通过光纤连接，斩波器（11）的输出端通过光路连接有太赫兹波传输管道（25），太赫兹波传输管道（25）的内部固定安装有将发散的太赫兹波汇聚成平行光束的第一离轴抛物面镜（26），太赫兹波传输管道（25）位于隔光盖（14）的下方。

在本实施例中，太赫兹波传输管道（25）的输出端通过光路连接有一号分束镜（27）和二号分束镜（28），一号分束镜（27）和二号分束镜（28）由两个交叉的六指齿槽构成一个平面整体，一号分束镜（27）固定在测试台（1）的上表面，二号分束镜（28）安装在位移平台（16）上，二号分束镜（28）可在位移平台（16）上前后移动，一号分束镜（27）和二号分束镜（28）的输出端通过光路连接有第二离轴抛物面镜（29）。

在本实施例中，一号分束镜（27）与第二离轴抛物面镜（29）的夹角为45度，一号分束镜（27）与第一离轴抛物面镜（26）的夹角为45度，一号分束镜（27）和二号分束镜（28）始终平行设置，第二离轴抛物面镜（29）的输出端通过光纤连接有探测辐射源辐射信息的辐射信号探测器（13）。

在本实施例中，信号采集与保存***包括电输运测试单元和辐射强度测试单元，电输运测试单元包括可对辐射源进行电流信号采集的压控电流源、可对辐射源进行电压信号采集的低噪声放大器和可对冷却腔（7）内部温度进行精确控制的温度控制器，压控电流源的电压输入端与计算机（12）连接，计算机（12）的输出端与温度控制器连接，计算机（12）的输出端还连接有可对辐射源偏置条件进行改变的直流偏置模块，直流偏置模块的信号发出端与辐射源连接。

在本实施例中，辐射强度测试单元包括斩波器（11）控制器和锁相放大器，锁相放大器适于将辐射信号探测器（13）的信号和同频的斩波器（11）信号进行放大以精确检测到辐射源的太赫兹辐射功率。

通过采用上述技术方案：本装置通过设置的改进型斯特林制冷机（3）与液氮冷却罐（19）配合使用，辐射源通过紫铜支撑件（21）安装在斯特林制冷机（3）的冷却腔（7）内部，计算机（12）通过本实验室自制的温度控制器控制液氮冷却罐（19）的液氮流量开关（20）进而控制液氮的流量和斯特林制冷机（3）的冷却效率，准确控制冷却腔（7）内部的温度，极大的缩短了实验准备时间，可准确快速控制冷却腔（7）内部的温度，且这样设置可帮助节约氦气资源，降低实验成本。

实施例2

如图1-8所示，一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，包括测试台（1），测试台（1）的上表面固定安装有低温制冷***、光路传输***和信号采集与保存***，测试台（1）的上表面左侧固定安装有密封壳体（2），低温制冷***位于密封壳体（2）的下方，低温制冷***包括斯特林制冷机（3），斯特林制冷机（3）的输出端安装有冷却腔（7），冷却腔（7）的右侧安装有液氮冷却罐（19），液氮冷却罐（19）的底部固定安装有支撑架（8），支撑架（8）固定安装在测试台（1）的上表面；

冷却腔（7）的正面转动连接有隔热门（17），冷却腔（7）的内底部固定安装有紫铜支撑件（21），冷却腔（7）的内表面固定安装有液氮管道（22）和氦气管道（24），液氮管道（22）和氦气管道（24）均为螺旋状，液氮管道（22）和氦气管道（24）为双螺旋状连接，冷却腔（7）的内部且位于紫铜支撑件（21）的上表面固定安装有温度计，斯特林制冷机（3）的底部固定安装固定板（6），固定板（6）的底部与测试台（1）的上表面固定连接，液氮冷却罐（19）的输出端固定安装有液氮流量开关（20）；

液氮冷却罐（19）的输出端的端部与液氮管道（22）的输入端导通，冷却腔（7）的侧面固定安装有氮气出口（10）和冷头架（9），氮气出口（10）的输入端与液氮管道（22）的输出端导通，冷头架（9）的输入端与斯特林制冷机（3）的冷气端管道连接，冷头架（9）的输出端与氦气管道（24）导通，冷却腔（7）的侧面还开设有可穿出太赫兹波的波导传播窗（18），密封壳体（2）的上表面固定安装有可对密封壳体（2）内部进行抽真空的气泵（4），密封壳体（2）的侧面开设有传播窗口（5），波导传播窗（18）的位置与传播窗口（5）对应，测试台（1）的上表面固定安装有可对整个测试过程进行控制的计算机（12）。

在本实施例中，测试台（1）的上表面中部固定安装有对太赫兹波进行调制的斩波器（11），光路传输***包括固定在测试台（1）上表面的位移平台（16）和隔光盖（14），位移平台（16）位于隔光盖（14）的内底部，斩波器（11）的输入端与波导传播窗（18）通过光纤连接，斩波器（11）的输出端通过光路连接有太赫兹波传输管道（25），太赫兹波传输管道（25）的内部固定安装有将发散的太赫兹波汇聚成平行光束的第一离轴抛物面镜（26），太赫兹波传输管道（25）位于隔光盖（14）的下方。

在本实施例中，太赫兹波传输管道（25）的输出端通过光路连接有一号分束镜（27）和二号分束镜（28），一号分束镜（27）和二号分束镜（28）由两个交叉的六指齿槽构成一个平面整体，一号分束镜（27）固定在测试台（1）的上表面，二号分束镜（28）安装在位移平台（16）上，二号分束镜（28）可在位移平台（16）上前后移动，一号分束镜（27）和二号分束镜（28）的输出端通过光路连接有第二离轴抛物面镜（29）。

在本实施例中，一号分束镜（27）与第二离轴抛物面镜（29）的夹角为45度，一号分束镜（27）与第一离轴抛物面镜（26）的夹角为45度，一号分束镜（27）和二号分束镜（28）始终平行设置，第二离轴抛物面镜（29）的输出端通过光纤连接有探测辐射源辐射信息的辐射信号探测器（13）。

在本实施例中，信号采集与保存***包括电输运测试单元和辐射强度测试单元，电输运测试单元包括可对辐射源进行电流信号采集的压控电流源、可对辐射源进行电压信号采集的低噪声放大器和可对冷却腔（7）内部温度进行精确控制的温度控制器，压控电流源的电压输入端与计算机（12）连接，计算机（12）的输出端与温度控制器连接，计算机（12）的输出端还连接有可对辐射源偏置条件进行改变的直流偏置模块，直流偏置模块的信号发出端与辐射源连接。

在本实施例中，辐射强度测试单元包括斩波器（11）控制器和锁相放大器，锁相放大器适于将辐射信号探测器（13）的信号和同频的斩波器（11）信号进行放大以精确检测到辐射源的太赫兹辐射功率。

通过采用上述技术方案：本装置通过设置的圆形的冷却腔（7），将辐射源固定安装在冷却腔（7）的中心部位，使辐射源的表面受冷均匀，可有效增加辐射源的寿命，液氮管道（22）和氦气管道（24）呈螺旋状设置，且液氮管道（22）和氦气管道（24）双螺旋状连接，使液氮管道（22）与氦气管道（24）之间接触面积增大，可大大加强降温效率，进一步使辐射源表面受冷均匀，同时防止液氮和氦气与辐射源表面接触，导致辐射源发出的太赫兹辐射被液氮和氦气散射，从而导致辐射能量降低，影响实验数据的准确性，具有较好的创造性和实用性。

需要说明的是，本发明为一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，在使用时，首先，测试台（1）安装在地面上，打开隔热门（17）将辐射源固定在冷却腔（7）的紫铜支撑件（21）上，温度传感器也固定于此，温度计与温度控制器连接，通过计算机（12）程序实时监控样品的环境温度，按照电路图连接各部分的电路，气泵（4）对密封壳体（2）的内部进行抽真空处理，然后计算机（12）控制斯特林制冷机（3）和液氮流量开关（20）工作，装置通过设置的圆形的冷却腔（7），将辐射源固定安装在冷却腔（7）的中心部位，使辐射源的表面受冷均匀，可有效增加辐射源的寿命，液氮管道（22）和氦气管道（24）呈螺旋状设置，且液氮管道（22）和氦气管道（24）双螺旋状连接，使液氮管道（22）与氦气管道（24）之间接触面积增大，对整个腔室进行均匀降温，其次，计算机（12）控制直流偏置模块在辐射源偏置一定电流并在特定范围内变化，辐射源辐射出太赫兹波，并由传播窗口（5）和波导传播窗（18）传输至斩波器（11）进行调制，被调制后的太赫兹波进入太赫兹波传输管道（25）中，经过第一离轴抛物面镜（26）汇聚为平行光束，太赫兹波传输管道（25）的输出端通过光路连接有一号分束镜（27）和二号分束镜（28），一号分束镜（27）和二号分束镜（28）由两个交叉的六指齿槽构成一个平面整体，一号分束镜（27）固定在测试台（1）的上表面，二号分束镜（28）安装在位移平台（16）上，二号分束镜（28）可在位移平台（16）上前后移动，一号分束镜（27）和二号分束镜（28）的输出端通过光路连接有第二离轴抛物面镜（29），光束经过第二离轴抛物面镜（29）进入辐射信号探测器（13）中，由辐射信号探测器（13）将探测的辐射信号送入电脑可获得辐射功率强度，最后，传播窗口（5）和波导传播窗（18）传输至斩波器（11）的太赫兹波经过斩波器（11）的调制，使辐射信号探测器（13）按照特定的频率接收该信号，同时将斩波器（11）的工作频率作为锁相放大器的参考信号，最后有锁相放大器将两个信号放大，精确检测到太赫兹辐射功率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，包括测试台，所述测试台的上表面固定安装有低温制冷***、光路传输***和信号采集与保存***，其特征在于：所述测试台的上表面左侧固定安装有密封壳体，所述低温制冷***位于密封壳体的下方，所述低温制冷***包括斯特林制冷机，所述斯特林制冷机的输出端安装有冷却腔，所述冷却腔的右侧安装有液氮冷却罐，所述液氮冷却罐的底部固定安装有支撑架，所述支撑架固定安装在测试台的上表面；

所述冷却腔的正面转动连接有隔热门，所述冷却腔的内底部固定安装有紫铜支撑件，所述冷却腔的内表面固定安装有液氮管道和氦气管道，所述液氮管道和氦气管道均为螺旋状，所述液氮管道和氦气管道为双螺旋状连接，所述冷却腔的内部且位于紫铜支撑件的上表面固定安装有温度计，所述斯特林制冷机的底部固定安装固定板，所述固定板的底部与测试台的上表面固定连接，所述液氮冷却罐的输出端固定安装有液氮流量开关；所述液氮冷却罐的输出端的端部与液氮管道的输入端导通，所述冷却腔的侧面固定安装有氮气出口和冷头架，所述氮气出口的输入端与液氮管道的输出端导通，所述冷头架的输入端与斯特林制冷机的冷气端管道连接，所述冷头架的输出端与氦气管道导通，所述冷却腔的侧面还开设有可穿出太赫兹波的波导传播窗，所述密封壳体的上表面固定安装有可对密封壳体内部进行抽真空的气泵，所述密封壳体的侧面开设有传播窗口，所述波导传播窗的位置与传播窗口对应，所述测试台的上表面固定安装有可对整个测试过程进行控制的计算机；所述信号采集与保存***包括电输运测试单元和辐射强度测试单元，所述电输运测试单元包括可对辐射源进行电流信号采集的压控电流源、可对辐射源进行电压信号采集的低噪声放大器和可对冷却腔内部温度进行精确控制的温度控制器，所述压控电流源的电压输入端与计算机连接，所述计算机的输出端与温度控制器连接，所述计算机的输出端还连接有可对辐射源偏置条件进行改变的直流偏置模块，所述直流偏置模块的信号发出端与辐射源连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，其特征在于：所述测试台的上表面中部固定安装有对太赫兹波进行调制的斩波器，所述光路传输***包括固定在测试台上表面的位移平台和隔光盖，所述位移平台位于隔光盖的内底部，所述斩波器的输入端与波导传播窗通过光纤连接，所述斩波器的输出端通过光路连接有太赫兹波传输管道，所述太赫兹波传输管道的内部固定安装有将发散的太赫兹波汇聚成平行光束的第一离轴抛物面镜，所述太赫兹波传输管道位于隔光盖的下方。

3.根据权利要求2所述的一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，其特征在于：所述太赫兹波传输管道的输出端通过光路连接有一号分束镜和二号分束镜，所述一号分束镜和二号分束镜由两个交叉的六指齿槽构成一个平面整体，所述一号分束镜固定在测试台的上表面，所述二号分束镜安装在位移平台上，所述二号分束镜可在位移平台上前后移动，所述一号分束镜和二号分束镜的输出端通过光路连接有第二离轴抛物面镜。

4.根据权利要求3所述的一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，其特征在于：所述一号分束镜与第二离轴抛物面镜的夹角为45度，所述一号分束镜与第一离轴抛物面镜的夹角为45度，所述一号分束镜和二号分束镜始终平行设置，所述第二离轴抛物面镜的输出端通过光纤连接有探测辐射源辐射信息的辐射信号探测器。

5.根据权利要求1所述的一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，其特征在于：所述辐射强度测试单元包括斩波器控制器和锁相放大器，所述锁相放大器适于将辐射信号探测器的信号和同频的斩波器信号进行放大以精确检测到辐射源的太赫兹辐射功率。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于不同偏置条件的高温超导太赫兹辐射源智能测试装置，其特征在于：使用方法如下：

A:测试台安装在地面上，打开隔热门将辐射源固定在冷却腔的紫铜支撑件上，温度传感器也固定于此，温度计与温度控制器连接，通过计算机程序实时监控样品的环境温度，按照电路图连接各部分的电路，气泵对密封壳体的内部进行抽真空处理，然后计算机控制斯特林制冷机和液氮流量开关工作，装置通过设置的圆形的冷却腔，将辐射源固定安装在冷却腔的中心部位，使辐射源的表面受冷均匀，可有效增加辐射源的寿命，液氮管道和氦气管道呈螺旋状设置，且液氮管道和氦气管道双螺旋状连接，使液氮管道与氦气管道之间接触面积增大，对整个腔室进行均匀降温；

B:完成A步骤后，计算机控制直流偏置模块在辐射源偏置一定电流并在特定范围内变化，辐射源辐射出太赫兹波，并由传播窗口和波导传播窗传输至斩波器进行调制，被调制后的太赫兹波进入太赫兹波传输管道中，经过第一离轴抛物面镜汇聚为平行光束，太赫兹波传输管道的输出端通过光路连接有一号分束镜和二号分束镜，一号分束镜和二号分束镜由两个交叉的六指齿槽构成一个平面整体，一号分束镜固定在测试台的上表面，二号分束镜安装在位移平台上，二号分束镜可在位移平台上前后移动，一号分束镜和二号分束镜的输出端通过光路连接有第二离轴抛物面镜，光束经过第二离轴抛物面镜进入辐射信号探测器中，由辐射信号探测器将探测的辐射信号送入电脑可获得辐射功率强度；

C:完成B步骤的同时，传播窗口和波导传播窗传输至斩波器的太赫兹波经过斩波器的调制，使辐射信号探测器按照特定的频率接收该信号，同时将斩波器的工作频率作为锁相放大器的参考信号，最后有锁相放大器将两个信号放大，精确检测到太赫兹辐射功率。

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