[实用新型]一种适用于光热反射法连续调节探测区域大小的光路系统

说明书

本实用新型公开了一种适用于光热反射法连续调节探测区域大小的光路系统，用于连续调节物镜聚焦在待测样品表面的光斑大小，使探测区域放大，一是可以减小样品表面不均匀性给测试带来的误差，二是可以做到样品表面径向热导率的测量。通过螺旋位移台控制第一透镜的位置，第一透镜的焦点变动，经第二透镜和物镜聚焦在样品表面的尺寸变化，螺旋位移台连续变化，可实现光斑大小的连续控制。采用大光斑后，可消除待测样品表面的局部不均匀问题，使测试的结果更具有代表性，也更稳定。

技术领域

本实用新型属于材料热物性测量领域，涉及一种适用于光热反射法连续调节探测区域大小的光路系统，该光路系统可适用于表面粗糙度大、不均匀度更大的样品测试，同时可以实现径向热导率的测试。该技术可广泛应用于热障涂层材料、表面粗糙度偏大的薄膜材料及各项异性材料热物性测量。

背景技术

热障图层材料表面粗糙度大，石墨烯薄膜等材料表面粗糙度大，轴向又及其薄的微纳米薄膜材料的热物性测量，只有适用于微纳尺度的抽运探测热反射法等少数技术可以实现热物性的表征，然而光热反射法需要表面镀传感层且表面的粗糙度在nm级，常规的测量光斑大小固定，仅为～10μm量级，不易调节不同的测试区域，每次测量结果不一样。需要测试的区域增大。另外对于二维各向异性功能材料的表征，传统的实验光路主要是测试轴向热导率，而通过光斑大小的改变可以实现径向热导率的测量。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷和不足，本实用新型的目的在于针对表面粗糙度大的薄膜材料，热反射信号差且测试区域太小，受区域不均匀性影响大，测试结果不具备代表性的问题，提供了一种适用于光热反射法连续调节探测区域大小的光路系统，可实现大区域的测试，更具有代表性的结果，对于二维材料，可实现径向热导率的测量。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种适用于光热反射法连续调节探测区域大小的光路系统，包括试验台以及设置在所述试验台上的待测样品、第一透镜、第二透镜、物镜、螺旋位移台和45°反射镜，其特征在于，

所述待测样品、物镜、第二透镜、第一透镜、45°反射镜依次间距布置在在所述试验台上，

所述待测样品、物镜、第二透镜、45°反射镜固定设置在所述试验台上，所述第一透镜固定设置在所述螺旋位移台上，所述螺旋位移台可水平滑动地设置在所述试验台上，

所述待测样品的测试表面置于所述物镜的焦点处，所述待测样品的测试表面产生的探测光通过所述物镜后水平入射至所述第二透镜，并通过所述第二透镜继续入射至所述第一透镜并由该所述第一透镜水平投射至所述45°反射镜上，所述45°反射镜将入射至其表面的上述探测光反射至一光电探测器中，所述光电探测器还用以发射抽运光，所述抽运光通过所述45°反射镜水平反射至所述第一透镜，并依次透过所述第二透镜、物镜入射至所述待测样品的测试表面上。

优选地，所述光电探测器设置在所述45°反射镜的上方，其发射的所述抽运光沿竖直方向入射至所述45°反射镜上，所述45°反射镜将所述抽运光沿水平方向反射至第一透镜上。

同现有技术相比，本实用新型的适用于光热反射法连续调节探测区域大小的光路系统，用于连续调节物镜聚焦在待测样品表面的光斑大小，使探测区域放大，一是可以减小样品表面不均匀性给测试带来的误差，二是可以做到样品表面径向热导率的测量。通过螺旋位移台控制第一透镜的位置，第一透镜的焦点变动，经第二透镜和物镜聚焦在样品表面的尺寸变化，螺旋位移台连续变化，可实现光斑大小的连续控制。采用大光斑后，可消除待测样品表面的局部不均匀问题，使测试的结果更具有代表性，也更稳定。通过光热反射法测试的热信号跟理论传热模型拟合获得热物性参数，传热模型的建立是基于物理模型的，当光斑足够大时可忽略径向传热，当光斑足够小时，即不能忽略径向的散热，通过本光路系统的设计，将原光热反射法扩展到径向热导率的测量。

附图说明