[发明专利]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

权利要求书

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系统、光路传输系统和信号采集与保存系统，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，所述低温制冷系统位于密封壳体的下方，所述低温制冷系统包括斯特林制冷机，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系统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，所述光路传输系统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。