一种紧凑型Z扫描测量装置的制作方法

一种紧凑型z扫描测量装置
技术领域
1.本实用新型涉及z扫描测量设备技术领域，具体为一种紧凑型z扫描测量装置。

背景技术：

2.z扫描测量装置是一种用来研究材料三阶非线性吸收和非线性折射率的实验装置。它由光源，线性移动台，探测器，光路等四部分组成，由光源发出的入射光经准直后利用凸透镜进行聚焦，然后再利用探测器进行光强或光功率、光能量收集，测试过程中，通过沿着光的传播方向移动待测样品，记录透过样品的光信号随样品在激光焦点前后不同位置的变化曲线，来获得非线性吸收和非线性折射曲线，进一步通过理论拟合的方法获得材料的非线性吸收系数和非线性折射率。
3.目前常用的z扫描测量系统的光路部分、线性移动台部分、计算机及探测器控制单元离散分布在不同位置，整个系统占用空间较大，随着z扫描测量装置逐渐从高端研究工具普及为大众化的教学和科研工具，传统的z占用空间大及激光安全风险大的不足难以满足用户需求。

技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种紧凑型z扫描测量装置，具备布局紧凑、稳定性高和安全性高的优点，解决了现有z扫描测量装置占用空间大，稳定性和激光安全性不高，难以满足大众化教学、科研需求的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种紧凑型z扫描测量装置，包括外壳、内部上层支撑面包板和内部底层面包板；
8.所述外壳上设置有通光孔、按钮、盖板和数据接口，其中，通光孔包括开设在外壳的左右两侧的通光孔一和通光孔二；所述按钮包括装配在外壳前侧的控制器电源开关、计算机控制开关、向左运动按键、向右运动按键和及应急急停按键；所述盖板包括卡合在外壳顶部前侧的样品仓盖；所述数据接口包括设置在外壳前侧的usb接口一和usb接口二；
9.所述内部上层支撑面包板上固定有光学元件，所述光学元件包括设置在内部上层支撑面包板上的射光经过反射镜一、光功率调节模块、反射镜二、会聚透镜、分束镜、光电探测器一、可调光阑和光电探测器二，所述内部上层支撑面包板上留有矩形通孔，所述内部上层支撑面包板上还安装有位于矩形通孔两侧的限位开关一和限位开关二；
10.所述内部底层面包板上安装有z扫描控制器、计算机、及电控平移台，所述电控平移台上安装有样品安装座。
11.进一步，所述反射镜一、光功率调节模块、反射镜二和会聚透镜为一组设置在内部上层支撑面包板顶部左侧。
12.进一步，所述分束镜、光电探测器一、可调光阑和光电探测器二为一组设置在内部
上层支撑面包板顶部右侧。
13.进一步，所述矩形通孔位于样品安装座顶部，所述外壳上开设有位于样品仓盖内侧的样品仓，样品仓对应矩形通孔。
14.进一步，所述内部上层支撑面包板上还固定有光路笼式框架，所述反射镜一、光功率调节模块、反射镜二、会聚透镜、限位开关一、限位开关二、分束镜、光电探测器一、可调光阑和光电探测器二上均固定在光路笼式框架上。
15.(三)有益效果
16.与现有技术相比，本技术的技术方案具备以下有益效果：
17.1、该紧凑型z扫描测量装置，在空间上采用上下双层紧凑布局的方式，将线性位移台、探测器、光路、运动控制器、计算机等部件全部集成在一起；在稳定性和安全性上，采用笼结构将所有光学元件固定在一起，固定在装置内部；且在上述基础上，设置了手动操作、限位保护和安全急停等功能，极大提高用户使用的安全性、可靠性和便利性。
附图说明
18.图1为本实用新型外壳结构图；
19.图2为本实用新型内部上层支撑面包板结构图；
20.图3为本实用新型内部底层面包板结构图；
21.图4为本实用新型外壳正视结构图；
22.图5为本实用新型内部上层支撑面包板俯视结构图；
23.图6为本实用新型内部底层面包板俯视结构图。
24.图中：1外壳、2光功率调节模块、3通光孔一、4通光孔二、5样品仓盖、6控制器电源开关、7计算机控制开关、8向左运动按键、9向右运动按键、10应急急停按键、11usb接口一、12usb接口二、13内部上层支撑面包板、14矩形通孔、15内部底层面包板、16反射镜一、17反射镜二、18会聚透镜、19限位开关一、20限位开关二、21分束镜、22光电探测器一、23可调光阑、24光电探测器二、25光路笼式框架、26z扫描控制器、27计算机、28电控平移台、29样品安装座。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.请参阅图1-6，本实施例中的一种紧凑型z扫描测量装置，包括外壳1、内部上层支撑面包板13和内部底层面包板15，外壳1设置有通光孔，按钮，盖板和数据接口，通光孔一3和通光孔二4用来适配来自不同侧的激光输入；按钮包括控制器电源开关6、计算机控制开关7、向左运动按键8、向右运动按键9及应急急停按键10；样品仓盖5用于样品取放和光路密封保护；数据接口包括usb接口一11和usb接口12二，用户数据存储和传输。
27.本实施例中的内部上层支撑面包板13上固定有光学元件，入射光经过反射镜一16、光功率调节模块2及反射镜二17反射后通过会聚透镜18在样品区域聚焦，透射光被分束
镜21分为两路，一路直接入射到光电探测器一22上，另一路经过一个可调光阑23后，入射到光电探测器二24上，反射镜一16、光功率调节模块2、反射镜二17、会聚透镜18、分束镜21、光电探测器一22、可调光阑23和光电探测器二24均固定在光路笼式框架25上，以增加光路的稳定性，内部上层支撑面包板13上留有矩形通孔14，用于安装样品到内部底层面包板15的样品安装座29上，为了防止样品移动过程中超出设定行程，在样品移动方向两侧分别安装有限位开关一19和限位开关二20。
28.本实施例中的内部底层面包板15上安装有z扫描控制器26、计算机27及电控平移台28，电控平移台28上安装有样品安装座29，样品直接从样品仓经样品安装座29固定到电控平移台28上。
29.实施例一
30.该紧凑型z扫描测量装置：采用800nm飞秒激光作为输入光源，通过通光孔二4将激光引入z扫描测量装置，利用光功率调节模块2设置特定功率大小(如5毫瓦)，利用手动或者电脑将样品安装座29移动到样品仓中心位置附近安装样品，通过电脑控制电控平移台28移动并记录光电探测器一22和光电探测器二24上光功率即可完成测量。
31.实施例二
32.该紧凑型z扫描测量装置：采用633nm氦氖激光器作为输入光源，通过通光孔二4将激光引入z扫描测量装置，利用光功率调节模块2设置特定功率大小(如5毫瓦)，利用手动或者电脑将样品安装座29移动到样品仓中心位置附近安装样品，通过电脑控制电控平移台28移动并记录光电探测器一22和光电探测器二24上光功率数据即可完成测量。
33.以次类推，选择不同激光源，放置各类固体或者液体样品，可以实现不同激发波长的z扫描测量。
34.上述实施例的工作原理为：
35.(1)从通过孔一3或通光孔二4入射到z扫描测量装置的激光经过功率和会聚后入射到样品上，通过z扫描控制器26控制电控平移台28沿着激光传播方向移动，在光电探测器一22和光电探测器二24上分别记下开孔和闭孔透射光功率，所得透过率随位置变化曲线经过理论拟合后即可获得材料的非线性吸收系数和非线性折射率。
36.(2)在空间上采用上下双层紧凑布局的方式，将线性位移台、探测器、光路、运动控制器、计算机27等部件全部集成在一起；在稳定性和安全性上，采用光路笼式框架25将所有光学元件固定在一起，固定在装置内部；且在上述基础上，设置了手动操作、限位保护和安全急停等功能，极大提高用户使用的安全性、可靠性和便利性。
37.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
38.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修
改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种紧凑型z扫描测量装置，包括外壳(1)、内部上层支撑面包板(13)和内部底层面包板(15)，其特征在于：所述外壳(1)上设置有通光孔、按钮、盖板和数据接口，其中，通光孔包括开设在外壳(1)的左右两侧的通光孔一(3)和通光孔二(4)；所述按钮包括装配在外壳(1)前侧的控制器电源开关(6)、计算机控制开关(7)、向左运动按键(8)、向右运动按键(9)和及应急急停按键(10)；所述盖板包括卡合在外壳(1)顶部前侧的样品仓盖(5)；所述数据接口包括设置在外壳(1)前侧的usb接口一(11)和usb接口二(12)；所述内部上层支撑面包板(13)上固定有光学元件，所述光学元件包括设置在内部上层支撑面包板(13)上的射光经过反射镜一(16)、光功率调节模块(2)、反射镜二(17)、会聚透镜(18)、分束镜(21)、光电探测器一(22)、可调光阑(23)和光电探测器二(24)，所述内部上层支撑面包板(13)上留有矩形通孔(14)，所述内部上层支撑面包板(13)上还安装有位于矩形通孔(14)两侧的限位开关一(19)和限位开关二(20)；所述内部底层面包板(15)上安装有z扫描控制器(26)、计算机(27)、及电控平移台(28)，所述电控平移台(28)上安装有样品安装座(29)。2.根据权利要求1所述的一种紧凑型z扫描测量装置，其特征在于：所述反射镜一(16)、光功率调节模块(2)、反射镜二(17)和会聚透镜(18)为一组设置在内部上层支撑面包板(13)顶部左侧。3.根据权利要求1所述的一种紧凑型z扫描测量装置，其特征在于：所述分束镜(21)、光电探测器一(22)、可调光阑(23)和光电探测器二(24)为一组设置在内部上层支撑面包板(13)顶部右侧。4.根据权利要求1所述的一种紧凑型z扫描测量装置，其特征在于：所述矩形通孔(14)位于样品安装座(29)顶部，所述外壳(1)上开设有位于样品仓盖(5)内侧的样品仓，样品仓对应矩形通孔(14)。5.根据权利要求1所述的一种紧凑型z扫描测量装置，其特征在于：所述内部上层支撑面包板(13)上还固定有光路笼式框架(25)，所述反射镜一(16)、光功率调节模块(2)、反射镜二(17)、会聚透镜(18)、限位开关一(19)、限位开关二(20)、分束镜(21)、光电探测器一(22)、可调光阑(23)和光电探测器二(24)上均固定在光路笼式框架(25)上。

技术总结

本实用新型涉及一种紧凑型Z扫描测量装置，包括外壳、内部上层支撑面包板和内部底层面包板；所述外壳上设置有通光孔、按钮、盖板和数据接口，其中，通光孔包括开设在外壳的左右两侧的通光孔一和通光孔二；所述按钮包括装配在外壳前侧的控制器电源开关、计算机控制开关、向左运动按键、向右运动按键和及应急急停按键。该紧凑型Z扫描测量装置，在空间上采用上下双层紧凑布局的方式，将线性位移台、探测器、光路、运动控制器、计算机等部件全部集成在一起；在稳定性和安全性上，采用笼结构将所有光学元件固定在一起，固定在装置内部；且在上述基础上，设置了手动操作、限位保护和安全急停等功能，极大提高用户使用的安全性、可靠性和便利性。便利性。便利性。