本发明专利技术涉及一种适用于变温环境的差分反射检测方法，基于光源（1）出射光分光所获彼此波长相同、强度相同的第一分光与第二分光，以温度可控环境下的第一基底（4）为依据，切换控制第一分光与第二分光依次经第一基底（4）反射、以及样品室（3）内第二基底（5）表面所设二维待测样品反射，并通过分别所获第一检测光反射光强信息、第二检测光反射光强信息之间的差分运算，依据二维待测样品所对应标准品的吸收特征光谱，实现对二维待测样品的结构特征检测；设计方法具有抗温度干扰能力强、环境适应性好的优点；并进一步设计实现该方法的装置，通过模块化光路布局结构设计，能够进一步提高待测样品结构特征检测的工作效率。样品结构特征检测的工作效率。样品结构特征检测的工作效率。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于变温环境的差分反射检测方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种适用于变温环境的差分反射检测方法及装置，属于光学表征及检测仪器
技术介绍
[0002]光学检测仪器及其技术在材料特性表征、材料生长原位监测等方面，具有举足轻重的作用，它的发展有利于探究材料的性质，制备高质量材料。差分反射检测是利用不同状态下样品反射光的变化，得到被测对象的光谱信息，通过分析光子能量与反射光变化量之间的关系，从而判断被测对象结构特征和所处状态的光学检测技术。它具有快速、无损、灵敏度高、非接触等特点，特别适合材料生长原位监测。
[0003]目前常见的材料特性光学检测仪器，包括光学显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、拉曼光谱仪等，但它们在不同程度上存在一定的缺陷。光学显微镜检测简单快速，但检测精度低、检测空间有限；原子力显微镜检测精度高，但检测范围有限；透射电子显微镜分辨率高，但对检测环境要求极高；扫描电子显微镜的检测分辨率高、直观，但会破坏样品结构；拉曼光谱仪检测速度快、检测方法简单，但检测结构复杂。
[0004]综述所述，以上检测仪器和技术存在明显的不足，很难应用在材料原位监测；另外，在许多试验条件，试验温度并不是一成不变的，变温的环境会对材料基底的性质产生影响，从而对检测结果产生误差。由于现有检测装置存在的不足，开发一种适用于变温环境的检测装置及其试验方法具有重要意义。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适用于变温环境的差分反射检测方法，基于光源下的分光操作，结合温度可控环境下的第一基底，针对样品室内第二基底表面所设的二维待测样品进行结构特征检测。
[0006]本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种适用于变温环境的差分反射检测方法，基于光源与光谱仪，根据温度可控环境下的第一基底，按如下步骤A至步骤F，针对样品室内第二基底表面所设的二维待测样品进行结构特征检测；
[0007]步骤A.针对光源的出射光进行分光，获得彼此波长相同、强度相同的第一分光与第二分光，并进入步骤B；
[0008]步骤B.基于样品室内温度恒定的时长t，阻挡第一分光，同时控制第二分光射向第二基底表面所设的二维待测样品表面，通过反射产生第二检测光，由光谱仪接收端接收该第二检测光，并保持此状态持续时长t，以及获得此状态下样品室内的温度T，然后进入步骤C；
[0009]步骤C.控制第一基底所处环境的温度为温度T，并阻挡第二分光，同时控制第一分光射向第一基底表面，通过反射产生第一检测光，由光谱仪接收端接收该第一检测光，并保持此状态持续时长t，然后进入步骤D；
[0010]步骤D.光谱仪针对接收到的第二检测光、第一检测光，分别检测获得第二检测光所对应的反射光强信息R2、第一检测光所对应的反射光强信息R1，并进入步骤E；
[0011]步骤E.根据如下公式进行差分运算；
[0012][0013]获得二维待测样品所对应的吸收光谱Δ，即样品光吸收特性与波长的关系，并进入步骤F；
[0014]步骤F.根据二维待测样品所对应标准品的吸收特征光谱，针对二维待测样品所对应的光吸收特性与波长光谱进行分析，即实现对二维待测样品的结构特征检测。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤A中，首先针对光源的出射光进行处理，获得平行光，然后针对该平行光进行分光，获得彼此波长相同、强度相同的第一分光与第二分光。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤E中，针对差分运算结果，经SG平滑算法处理更新，获得二维待测样品所对应的吸收光谱，即光吸收特性与波长的关系。
[0017]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适用于变温环境的差分反射检测方法的装置，采用全新模块布局结构设计，能够高效实现所设计方法，提高待测样品结构特征检测的工作效率。
[0018]本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种适用于变温环境的差分反射检测方法的装置，基于所述光源与所述光谱仪，包括第一离轴抛物面镜、分光镜、第二离轴抛物面镜、电控挡板、上位机；其中，第一离轴抛物面镜的内弧面面向光源的出射端，光源的出射光射向第一离轴抛物面镜的内弧面产生平行光；分光镜设于第一离轴抛物面镜射出平行光的光路上，由分光镜针对平行光通过反射、透射方式，产生彼此波长相同、强度相同的第一分光与第二分光；所述二维待测样品表面面向第二分光方向，第二分光经二维待测样品表面产生第二反射光；所述第一基底表面面向第一分光方向，第一分光经第一基底表面产生第一反射光；第二离轴抛物面镜的内弧面面向第一反射光、第二反射光，第一反射光、第二反射光分别经第二离轴抛物面镜的内弧面产生第一检测光、第二检测光；光谱仪的接收端面向并接收第一检测光、第二检测光；上位机分别与光谱仪、电控挡板连接，电控挡板在上位机的控制下，切换择一针对第一分光或第二分光进行遮挡。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括入射光纤、准直镜、出射光纤，所述光源的出射端对接入射光纤的其中一端，入射光纤的另一端指向第一离轴抛物面镜的内弧面，光源的出射光经入射光纤射向第一离轴抛物面镜的内弧面产生平行光；准直镜的输入端面向并接收第一检测光、第二检测光，准直镜的输出端对接出射光纤的其中一端，出射光纤的另一端对接光谱仪的接收端，由光谱仪经出射光纤接收第一检测光、第二检测光。
[0020]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述电控挡板包括相互连接的挡板控制器与光学挡板，所述上位机与挡板控制器连接，光学挡板在上位机经挡板控制器的控制下，切换择一针对第一分光或第二分光进行遮挡。
[0021]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述光学挡板表面覆有黑色表面。
[0022]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述入射光纤为SMA905连接头的圆形光纤束多模光纤，所述准直镜为镜片直径为5毫米或者10毫米的SMA连接头的准直镜，所述出射光纤
为直径1.3毫米或2.0毫米的SMA905连接头的圆形光纤束多模光纤。
[0023]作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括变温台，所述第一基底设置于变温台上，由变温台构成温度可控环境，实现第一基底位于温度可控环境中。
[0024]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第一离轴抛物面镜为反射焦距为1英寸或2英寸、镀紫外增强铝模的离轴抛物面镜，所述第二离轴抛物面镜为反射焦距为2英寸或3英寸、镀紫外增强铝模的90度离轴抛物面镜，所述分光镜为边长为10毫米的非偏振50:50分束立方体，由分光镜针对经第一离轴抛物面镜内弧面产生的平行光，平分为彼此波长相同、强度相同、强度相同的第一分光与第二分光。
[0025]本专利技术所述一种适用于变温环境的差分反射检测方法及装置，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0026]本专利技术所设计一种适用于变温环境的差分反射检测方法，基于光源出射光分光所获彼此波长相同、强度相同的第一分光与第二分光，以温度可控环境下的第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于变温环境的差分反射检测方法，其特征在于：基于光源(1)与光谱仪(2)，根据温度可控环境下的第一基底(4)，按如下步骤A至步骤F，针对样品室(3)内第二基底(5)表面所设的二维待测样品进行结构特征检测；步骤A.针对光源(1)的出射光进行分光，获得彼此波长相同、强度相同的第一分光与第二分光，并进入步骤B；步骤B.基于样品室(3)内温度恒定的时长t，阻挡第一分光，同时控制第二分光射向第二基底(5)表面所设的二维待测样品表面，通过反射产生第二检测光，由光谱仪(2)接收端接收该第二检测光，并保持此状态持续时长t，以及获得此状态下样品室(3)内的温度T，然后进入步骤C；步骤C.控制第一基底(4)所处环境的温度为温度T，并阻挡第二分光，同时控制第一分光射向第一基底(4)表面，通过反射产生第一检测光，由光谱仪(2)接收端接收该第一检测光，并保持此状态持续时长t，然后进入步骤D；步骤D.光谱仪(2)针对接收到的第二检测光、第一检测光，分别检测获得第二检测光所对应的反射光强信息R2、第一检测光所对应的反射光强信息R1，并进入步骤E；步骤E.根据如下公式进行差分运算；获得二维待测样品所对应的吸收光谱Δ，即样品光吸收特性与波长的关系，并进入步骤F；步骤F.根据二维待测样品所对应标准品的吸收特征光谱，针对二维待测样品所对应的光吸收特性与波长光谱进行分析，即实现对二维待测样品的结构特征检测。2.根据权利要求1所述一种适用于变温环境的差分反射检测方法，其特征在于：所述步骤A中，首先针对光源(1)的出射光进行处理，获得平行光，然后针对该平行光进行分光，获得彼此波长相同、强度相同的第一分光与第二分光。3.根据权利要求1所述一种适用于变温环境的差分反射检测方法，其特征在于：所述步骤E中，针对差分运算结果，经SG平滑算法处理更新，获得二维待测样品所对应的吸收光谱，即光吸收特性与波长的关系。4.一种实现权利要求1至3中任意一项所述一种适用于变温环境的差分反射检测方法的装置，其特征在于：基于所述光源(1)与所述光谱仪(2)，包括第一离轴抛物面镜(6)、分光镜(7)、第二离轴抛物面镜(8)、电控挡板、上位机(9)；其中，第一离轴抛物面镜(6)的内弧面面向光源(1)的出射端，光源(1)的出射光射向第一离轴抛物面镜(6)的内弧面产生平行光；分光镜(7)设于第一离轴抛物面镜(6)射出平行光的光路上，由分光镜(7)针对平行光通过反射、透射方式，产生彼此波长相同、强度相同的第一分光与第二分光；所述二维待测样品表面面向第二分光方向，第二分光经二维待测样品表面产生第二反射光；所述第一基底(4)表面面向第一分光方向，第一分光经第一基底(4)表面产生第一反射光；第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：王译那，郭迎庆，张雷，徐赵东，隋青美，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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