一種自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高溫超導BSCCO太赫茲發生器，檢測器，轉角位移平臺和小型斯特靈制冷機相關技術，具體涉及一種自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器。
【背景技術】
[0002]高溫超導Bi2Sr2CaCu208+S(BSC⑶)本征約瑟夫森結陣在直流偏置狀態下能產生頻率可調的連續波太赫茲輻射，對這種太赫茲源的空間輻射分布的研究有助于解釋其輻射機制。前期的理論研究提出了一種雙源模型，以解釋BSCCO矩形平臺結構樣品中產生輻射時諧振腔的諧振模式，并給出了樣品輻射功率和角度的關系圖。然而在實驗中，由于采用手動逐點測量的較為原始的方式，因此存在數據點比較離散，數據量不夠等問題，從而影響了數據的系統性和重復性，導致與理論值有較大的偏離。本文搭建了一套低溫轉角測試系統，通過LabVIEW程序實現實時控制和數據通信，樣品臺在360°范圍內連續旋轉，其低溫轉動精度優于I m°，并可自動測出每個角度點的輻射功率值，從而繪制出功率的角分辨圖譜。該系統的研發不僅有助于太赫茲輻射源的研究，同時也惠及各種超導器件的方向特性的研究。
【發明內容】
[0003]發明目的:針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，克服傳統太赫茲空間輻射檢測裝置需要搬動檢測器的不便，固定角度的困難，測試數據點的稀疏，使用昂貴的液氦等缺點。
[0004]技術方案:為了實現上述發明目的，本發明采用的方案為:
一種自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，包括冷頭、半球透鏡、無氧銅線、底座、樣品架、BSCCO高溫超導太赫茲源、電極板、轉角位移平臺以及斯特靈制冷機;底座安裝在冷頭上，轉角位移平臺安裝在底座與樣品架之間，在樣品架上安裝半球透鏡，在樣品架背面黏貼電極板，BSCCO高溫超導太赫茲源黏貼在半球透鏡的中心處，BSCCO高溫超導太赫茲源的電極通過金線與電極板相連；電極板通過漆包線與斯特靈制冷機外殼上的密封排針相連；冷頭和底座將轉角位移平臺固定在斯特靈制冷機的冷端，樣品架可隨著轉角位移平臺的轉動而轉動，底座與樣品架通過無氧銅線相連。
[0005]所述的冷頭、底座與樣品架均使用無氧銅加工而成。
[0006]所述的轉角位移平臺與轉換件之間通過沉頭螺絲固定。
[0007]所述的轉角位移平臺的材料是鈦合金。
[0008]在所述的底座和樣品架之間用無氧銅線連接，端口用焊錫連接。
[0009]所述的半球透鏡的直徑約6_，材質為藍寶石。
[0010]有益效果:與現有技術相比，本發明的自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，體積小，長寬高約為42cm X 36cm X 20cm;簡單易用，只需供電便可以工作，可實現自動化測量，轉動精密，方便操作，低溫下工作穩定;用電驅動，不消耗液氦，低成本;可方便的應用于各個相關領域。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器的內部結構示意圖；
圖2是尚溫超導BSCCO太赫茲源結構不意圖；
圖3自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器的測試示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合具體附圖對本發明做進一步說明。
[0013]如圖1、圖2和圖3所示，自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，主要結構部件包括冷頭1、半球透鏡2、無氧銅線3、底座4、樣品架5、BSCC0高溫超導太赫茲源7、電極板8、轉角位移平臺9以及斯特靈制冷機等。底座4安裝在冷頭I上，轉角位移平臺9安裝在底座4與樣品架5之間，在樣品架5上安裝半球透鏡2，在樣品架5背面黏貼電極板8，BSCC0高溫超導太赫茲源7黏貼在半球透鏡2的中心處，其電極通過金線與電極板8相連。電極板8又通過漆包線與斯特靈制冷機外殼上的密封排針相連。冷頭I和底座4將轉角位移平臺9固定在斯特靈制冷機的冷端，樣品架5可隨著轉角位移平臺9的轉動而轉動，底座4與樣品架5通過無氧銅線3相連。
[0014]該自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，使用無氧銅加工冷頭1、底座4與樣品架5，有利用低溫從冷頭傳導至高溫超導BSCCO太赫茲源7，轉角位移平臺9與轉換件4之間通過沉頭螺絲固定。轉角位移平臺9材料是鈦合金，導熱不好，為了讓樣品架5更好的降溫，在底座4和樣品架5之間用一捆(約40根)無氧銅線3連接，端口用焊錫連接。在樣品架5上安裝半球透鏡2，該半球透鏡直徑約6_，材質為藍寶石。在樣品架5背面黏貼電極板8，該電極板使用PCB覆銅板作為原料加工而成，使用工藝刀將其刻劃成四個獨立電極，四個電極分別通過漆包線與制冷機外殼上的密封排針相連。將BSCCO高溫超導太赫茲源7黏貼在半球透鏡2的中心處，其電極通過金線與電極板8相連。
[0015]該自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，工作的時候只要提供一定電能，斯特靈制冷機便可提供需要的低溫環境，將制冷機冷頭降溫至最低30K，低溫環境通過冷頭1、底座4、無氧銅線3、樣品架5以及半球透鏡2傳導至BSCCO高溫超導太赫茲源7，為其提供工作需要的溫度。BSCCO高溫超導太赫茲源7的電極通過金線與電極板8上的電極相連，電極板8又通過漆包線與制冷機外殼上的密封排針相連，于是可以通過排針給BSCCO高溫超導太赫茲源7提供所需要的偏置電流與測量其偏置電壓，只要控制BSCCO高溫超導太赫茲源7工作的溫度和偏執電壓，便可獲得頻率連續可調的太赫茲波。如圖3所示，6表示輻射出的太赫茲光束，1是檢測器Go lay ce 11。測試時通過改變偏置電流，找到太赫茲源的輻射電流點，將電流穩定在福射點上，保證太赫茲福射持續發生。通過控制轉動角位移平臺9帶動太赫茲源轉動，并在每個角度點上測出源的輻射功率，繪制太赫茲源輻射空間分布圖。整個過程都可以自動化測量，方便實用。
[0016]該自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，以小型斯特靈制冷機為制冷方式，體積小(長寬高約為42cmX36cmX20cm)，任意控溫(30 K-300 K)，節省資源(只消耗少量電)，降溫速度快。以Golaycell為檢測裝置，只需要供電便可工作，不需使用昂貴的液氦，精度高(小于百分之一度)，工作溫度低(30K)。通過轉角位移平臺搭載樣品轉動，并且可自動控制測量不同角度的太赫茲源輻射功率，自動繪制太赫茲輻射空間分布圖，有效解決了現有轉動檢測器10的笨拙問題。同時利用無氧銅線，解決了鈦合金轉動角位移平臺導熱差的問題，讓樣品有更好的工作溫度。轉動位移平臺位移精度高，使得測試結果更加精確。整個系統的具有可編程性，讓自動化測量成為可能。檢測器小巧，方便移植到任何制冷平臺中，并且只需通電即可使用，全程自動化測量，快速精確。
【主權項】
1.一種自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，其特征在于:包括冷頭(I)、半球透鏡(2)、無氧銅線(3)、底座(4)、樣品架(5)、BSCC0高溫超導太赫茲源(7)、電極板(8)、轉角位移平臺(9)以及斯特靈制冷機;底座(4)安裝在冷頭(I)上，轉角位移平臺(9)安裝在底座(4)與樣品架(5)之間，在樣品架(5)上安裝半球透鏡(2)，在樣品架(5)背面黏貼電極板(8)，BSC⑶高溫超導太赫茲源(7)黏貼在半球透鏡(2)的中心處，BSCCO高溫超導太赫茲源(7)的電極通過金線與電極板(8)相連;電極板(8)通過漆包線與斯特靈制冷機外殼上的密封排針相連;冷頭(I)和底座(4 )將轉角位移平臺(9 )固定在斯特靈制冷機的冷端，樣品架(5 )可隨著轉角位移平臺(9)的轉動而轉動，底座(4)與樣品架(5)通過無氧銅線(3)相連。2.根據權利要求1所述的自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，其特征在于:所述的冷頭(I)、底座(4)與樣品架(5)均使用無氧銅加工而成。3.根據權利要求1所述的自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，其特征在于:所述的轉角位移平臺(9)與轉換件(4)之間通過沉頭螺絲固定。4.根據權利要求1所述的自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，其特征在于:所述的轉角位移平臺(9)的材料是鈦合金。5.根據權利要求1所述的自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，其特征在于:在所述的底座(4)和樣品架(5)之間用無氧銅線(3)連接，端口用焊錫連接。6.根據權利要求1所述的自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，其特征在于:所述的半球透鏡(2 )的直徑6_，材質為藍寶石。
【專利摘要】本發明公開了一種自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，包括冷頭、半球透鏡、無氧銅線、底座、樣品架、BSCCO高溫超導太赫茲源、電極板、轉角位移平臺以及斯特靈制冷機；轉角位移平臺安裝在底座與樣品架之間，冷頭和底座將轉角位移平臺固定在斯特靈制冷機的冷端，樣品架可隨著轉角位移平臺的轉動而轉動，底座與樣品架通過無氧銅線相連。本發明的自動化便攜式太赫茲輻射空間分布檢測器，體積小，長寬高約為42cm×36cm×20cm；簡單易用，只需供電便可以工作，可實現自動化測量，轉動精密，方便操作，低溫下工作穩定；用電驅動，不消耗液氦，低成本；可方便的應用于各個相關領域。
【IPC分類】G01J1/42
【公開號】CN105571712
【申請號】CN201610096126
【發明人】王華兵, 朱強, 李軍, 周憲靖, 吳培亨
【申請人】南京大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年2月22日