(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210796423.3 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 金一政　金王骁　刘杨　 (74)专利代理 机构 杭州天勤知识产权代理有限 公司 33224 专利代理师 彭剑 (51)Int.Cl. G01N 21/31(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种高灵敏度的光热偏转光谱测试装置及 校准方法 (57)摘要 本发明公开了一种高灵敏度的光热偏转光 谱测试装置及校准方法， 包括互相垂直的探测光 光路和泵浦光光路， 其中， 沿泵浦光光路依次布 置有泵浦光光源、 单色仪、 光学斩波器、 泵浦光透 镜组和吸收池； 沿探测光光路依次布置有探测光 光源、 空间滤波系统、 探测光聚焦透镜、 吸收池和 位敏探测器； 所述位敏 感测器的信号输出端与锁 相放大器的信号输入端相连， 锁相放大器的输出 端连接至电脑； 单色仪的信号控制端与电脑相 连， 光学斩波器的信号输出端与锁相放大器的信 号输入端相连； 所述的空间滤波系统包括沿光路 布置的空间滤波聚焦透镜、 微孔、 空间滤波准直 透镜和光阑。 利用本发明， 可以提高光热偏转光 谱的测试灵敏度， 使 得薄膜吸光率测试精度可以 达到10‑5～10‑4。 权利要求书2页 说明书5页 附图6页 CN 115372291 A 2022.11.22 CN 115372291 A 1.一种高灵敏度的光热偏转光谱测试装置， 其特征在于， 包括互相垂直的探测光光路 和泵浦光光路， 其中， 沿泵浦光光路依次布置有泵浦光光源(1)、 单色仪(2)、 光学斩波器 (3)、 泵浦 光透镜组(5)和吸收池(9)； 沿探测光光路依次布置有探测光光源(6)、 空间滤波系 统(7)、 探测光聚焦透 镜(8)、 吸 收池(9)和位敏探测器(10)； 所述位敏感测器(10)的信号输出端与锁相放大器(11)的信号输入端相连， 锁相放大器 (11)的输出端连接至电脑(12)； 单色仪(2)的信号控制端与电脑(12)相连， 光学斩波器(3) 的信号输出端与锁相放大器(1 1)的信号输入端相连； 所述的空间滤波系统(7)包括沿光路布置的空间滤波聚焦透镜(71)、 微孔(72)、 空间滤 波准直透镜(73)和光阑(74)； 探测光经空间滤波聚焦透镜(71)聚焦后通过微孔(72)， 再经 过空间滤波准 直透镜(73)后转 化为平行光， 接着经 过光阑(74)滤去探测光干涉 条纹； 所述吸收池(9)包括样品架(93)、 样品皿(95)和位移台(96)， 所述的样品架(93)用于固 定涂覆了待测薄膜(91)的样品基底(92)， 所述的样品架(93)放置于的样品皿(95)内， 所述 的样品皿(95)内用于容纳导热介质(94)， 样品皿(95)的位置由位移台(96)控制； 泵浦光与 探测光分别经 过聚焦后， 在待测薄膜(91)表面相交。 2.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置， 其特征在于， 所述的泵浦 光光路在光学斩波器(3)和泵浦光透镜组(5)之间还布置有潜 望镜(4)， 所述单色仪(2)出射 的光斑通过潜望 镜(4)旋转， 使光斑在沿泵浦光P P方向的尺寸 最大化。 3.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置， 其特征在于， 所述的单色 仪(2)配备有滤光片组， 每 个滤光片在透射波段的透过率在90％以上。 4.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置， 其特征在于， 所述的泵浦 光透镜组(5)包括泵浦光准直透镜(51)和泵浦光聚焦透镜(52)， 泵浦光先通过泵浦光准直 透镜(51)转 化为平行光， 再通过泵浦光聚焦透 镜(52)聚焦， 功率密度约为5 0‑1000mW cm‑2。 5.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置， 其特征在于， 所述的空间 滤波系统(7)采用笼式结构， 空间滤波聚焦透镜(71)、 微孔(72)与空间滤波准直透镜(73)的 相对位置固定； 其中， 空间滤波准直透镜(73)的焦距大于空间滤波聚焦透镜(71)的焦距， 空 间滤波准直透镜(73)的焦距为150 ‑300mm， 空间滤波聚焦透镜(71)的焦距为30 ‑50mm； 微孔 (73)的直径为15 ‑100 μm。 6.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置， 其特征在于， 探测光聚焦 透镜(8)的焦距为10 0‑300mm。 7.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置， 其特征在于， 探测光光源 (6)发出的探测光PB经过空间滤波系统(7)与探测光聚焦透镜(8)后， 在焦点处的光斑直径 为10‑100 μm， 并距离待测薄膜(91)外表面10 ‑100 μm。 8.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置， 其特征在于， 所述的位敏 探测器(10)配备有与探测光光源(6)发出的探测光PB 波长匹配的带通滤光片； 测试过程中， 到达位敏探测器(10)的探测光PB功率接 近位敏探测器(10)的检测功率上限。 9.根据权利要求1所述的高灵敏度的光热偏转光谱测试装置， 其特征在于， 所述潜望镜 (4)中的每一 面反射镜在紫外区与可 见光区的反射 率均在90％以上； 所述泵浦光透镜组(5)中的透镜以及样品皿(95)在紫外区与可见光区的透过率均在 90％以上。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115372291 A 210.一种光热偏转光谱的校准方法， 其特征在于， 基于权利要求1～9任一所述的高灵敏 度的光热偏转 光谱测试装置， 包括如下步骤： 使用在紫外、 可见和近红外区吸收率均在98％以上的黑膜作为参比样品， 放置于吸收 池内的样品基底上， 测试 得到对应的参比信号； 测试薄膜样品信号除以所述的参比信号， 得到相对吸 收光谱； 在紫外‑可见光谱的强吸收波段取任意点作为绝对吸收率参照， 然后将相对吸收光谱 转化为绝对吸收光谱。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115372291 A 3