发明名称 一种基于锗镓碲硫卤玻璃薄膜的探测系统及其搭建方法
摘要 一种基于锗镓碲硫卤玻璃薄膜的探测系统及其搭建方法,属于探测系统技术领域。以可调谐量子级联激光器作为光源、微纳波导结构的锗镓碲硫卤玻璃薄膜作为传感器、碲镉汞探测器作为接收器分析中红外吸收光谱、中红外光纤作为信号传输介质。本发明基于锗镓碲硫卤玻璃薄膜的探测系统结构简单,制作工艺简单,成本低廉,在中红外波段探测范围宽,探测品种多,探测准确性高。
申请公布号 CN103344606B 申请公布日期 2016.02.17
申请号 CN201310218226.4 申请日期 2013.06.04
申请人 北京工业大学 发明人 王丽;苏雪琼;王荣平;鲁毅;甘渝林
分类号 G01N21/39(2006.01)I 主分类号 G01N21/39(2006.01)I
代理机构 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 代理人 张慧
主权项 搭建一种基于锗镓碲硫卤玻璃薄膜的探测系统的方法,其特征在于,所述基于锗镓碲硫卤玻璃薄膜的探测系统,是以可调谐量子级联激光器作为光源,微纳波导结构的锗镓碲硫卤玻璃薄膜作为传感器,碲镉汞探测器作为接收器分析中红外吸收光谱,基于锗镓碲硫卤玻璃薄膜的探测系统包括可调谐量子级联激光器、高频斩波器、单色仪、透镜、中红外光纤、波导结构的硫卤玻璃薄膜传感器、偏振器、镉碲汞探测器、计算机系统,其中锗镓碲玻璃薄膜波导结构两头大中间细;包括以下步骤:1)采用熔融淬法,经过石英安瓿的预处理、起始原料的称量、真空封接、熔制、退火、切割、研磨和抛光过程,制备不低于99%的高纯锗镓碲块体硫系玻璃为热蒸发源;2)用去离子水、酒精,反复清洗硅衬底三遍,用氮气吹干;抽真空至10<sup>‑6</sup>Torr,利用热蒸镀法在直径为100mm硅衬底上制备出厚度为1~10μm的锗镓碲薄膜;3)在直径为100mm硅片上制备与待制备的锗镓碲玻璃薄膜波导结构相符的微纳波导结构模板;4)利用步骤3)的微纳波导结构模板采用气压印法在步骤2)的锗镓碲硫卤玻璃薄膜上制备厚度为1~10μm、中间细部分的宽度为350~700nm微纳波导结构图案;5)依次在光学平台上搭建可调谐量子级联激光器、高频斩波器、单色仪、透镜、中红外光纤、波导结构的硫卤玻璃薄膜传感器、偏振器、镉碲汞探测器、计算机系统,保证光路畅通,各个节点耦合;步骤4)制备波导结构的设备和使用方法如下:采用的装置为热膜气压印装置,包括金属外罩和金属内罩,金属外罩由分别独立的外罩上盖和外罩下底座组成,外罩下底座是底面开孔的桶状结构,金属内罩在金属外罩底座的空腔内,金属内罩为上端开口、下端与外罩下底座密封连接的空腔结构,外罩下底座的开孔与金属内罩的下端口一样,外罩上盖设有通气管(S1);金属内罩的空腔内设有加热板,加热板与金属内罩密封焊接在一起,在金属内罩的侧面设有通气管(S2),通气管(S2)位于加热板之上,金属内罩的通气管(S2)从金属内罩伸出,延伸至外罩外部,金属内罩的上端口盖有独立的具有微纳级波导结构的模板(A1),加热板与金属内罩上端口(A3)垂直距离为5mm,金属外罩和金属内罩均为圆筒状;加热板是金属管与金属内罩焊接而成的传热金属板,对硫系玻璃薄膜加热,同时还起到密封的作用;使用方法,包括以下步骤:(1)按照所需的波导结构形状、宽度和深度,制备微纳级波导结构模板A1;(2)将步骤(1)制备的微纳级波导结构模板(A1)反扣在硫系玻璃薄膜(A2)上,将微纳级波导结构模板(A1)和硫系玻璃薄膜(A2)水平放置在金属内罩上端口(A3)上,使得微纳级波导结构模板(A1)在硫系玻璃薄膜(A2)的上方,在微纳级波导结构模板(A1)上方压上一固定器,盖上金属外罩上盖,将硫系玻璃薄膜微纳波导结构的热膜气压印装置分为两个独立空间;(3)通过外罩上盖上通气管(S1)与金属内罩的通气管(S2),利用机械泵同时对两个独立密闭空间抽真空,抽真空过程中保持两个空间真空度相同;对加热板通电,升温至硫系玻璃薄膜软化温度,使薄膜至熔融软化状态;(4)通过外罩上盖的通气管(S1)通气氛,使微纳级波导结构模板(A1)上部空间压强比金属内罩内腔的压强大10<sup>2</sup>‑10<sup>4</sup>Pa,保持压差3‑10分钟,完成热模气压印过程;再通过金属内罩的通气管(S2)通气氛至与微纳级波导结构模板上部空间压强一致,打开两根气管连接口,一起通气氛,直至大气压强,降温至室温后,打开金属外罩上盖,取出波导结构硫系玻璃薄膜样品。
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