一种太赫兹场的检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种太赫兹场的检测装置及检测方法，涉及太赫兹场检测。所述检测装置包括：电子枪，用于朝向设定目标点发射电子束；太赫兹发射机构，用于向所述电子束发射太赫兹光束，以加速和/或偏转所述电子束；成像单元，与所述设定目标点对接，以显示所述电子束的束斑；以及确定单元，配置成基于所述束斑获取所述太赫兹光束对应的太赫兹场的参数，所述参数至少包括所述太赫兹场的振幅、偏振和/或脉冲宽度。本发明专利技术一方面提出一种完全不同于现有技术的太赫兹场检测方式，已经超越了本领域技术人员的认知范畴；另一方面本发明专利技术可以同时检测场强、偏振和脉冲宽度，从而保证参数的同步性，进而保证参数检测的准确性。

A Testing Device and Detection Method for Terahertz Field

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹场的检测装置及检测方法
本专利技术涉及太赫兹场检测，特别是涉及一种太赫兹场的检测装置及检测方法。
技术介绍
太赫兹(THz)波是波长介于微波和红外辐射之间的电磁波，一般认为太赫兹辐射的频率从0.1THz到10THz，其在物理、化学、电子信息、生命科学、材料科学、天文学、大气与环境监测、通讯雷达、国家安全与反恐、等多个重要领域具有的独特优越性和巨大的应用前景。因此对太赫兹场的检测便显得更加重要，但是现有的太赫兹场检测技术并不能够对其进行充分检测，存在着诸多问题，例如对太赫兹辐射源的频带有限制，一些频带不能检测；单发检测的一些参数，如场强、偏振及脉冲宽度不统一，对应性差，从而导致检测参数的不准确；检测设备复杂，操作繁琐，迁移性差。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要提供一种太赫兹场的检测装置及检测方法。本专利技术一个进一步的目的是要利用电子束在太赫兹场作用下被偏转和加速，以实现对太赫兹场的场强、偏振和/或脉宽的单发检测。本专利技术另一个进一步的目的是实现同时单发检测太赫兹场的场强、偏振和脉冲宽度，以尽可能保证参数的准确性。本专利技术再一个进一步的目的是使用较多的光学元件，从而简化设备结构，使其易于操作，并提高其可迁移性。特别地，本专利技术一方面提供了一种太赫兹场的检测装置，包括：电子枪，用于朝向设定目标点发射电子束；太赫兹发射机构，用于向所述电子束发射太赫兹光束，以加速和/或偏转所述电子束；成像单元，与所述设定目标点对接，以显示所述电子束的束斑；以及确定单元，配置成基于所述束斑获取所述太赫兹光束对应的太赫兹场的参数，所述参数至少包括所述太赫兹场的振幅、偏振和/或脉冲宽度。进一步地，所述确定单元配置成基于所述束斑偏移所述设定目标点的最大偏移量确定所述振幅，所述振幅与所述最大偏移量成正比；其中，所述最大偏移量为所述成像单元显示的所述束斑偏移所述设定目标点最大的最大偏移点的偏移量。进一步地，所述确定单元配置成基于所述束斑的分布中偏离所述设定目标点的斑点数目确定所述脉冲宽度；或者，所述确定单元配置成基于所述束斑的分布中偏离所述设定目标点的斑点数目在所述成像单元显示的亮度值确定所述脉冲宽度。进一步地，所述确定单元配置成基于所述太赫兹场的相位差确定所述偏振；在所述束斑的分布呈线形或近似线形的情况下，所述太赫兹场的相位差在所述束斑分布呈圆形或近似圆形的情况下，所述太赫兹场的相位差在所述束斑分布呈椭圆形或近似椭圆形的情况下，所述太赫兹场的相位差其中，α为所述束斑的长轴与所述成像单元的水平坐标轴之间的夹角；xm为所述束斑的分布中偏移所述设定目标点最大的最大偏移点在所述成像单元的水平坐标轴上的坐标；ym为所述束斑的分布中偏移所述设定目标点最大的最大偏移点在所述成像单元的竖向坐标轴上的坐标；kx常数，通过标定确定；ky常数，通过标定确定。进一步地，所述检测装置还包括：磁铁机构，用于对所述电子束施加磁场，以将所述太赫兹场对所述电子束流经方向上的加速转化为在所述成像单元竖向或水平方向的偏转。进一步地，在所述太赫兹光束与所述电子束垂直相交的情况下，并且在所述束斑的分布呈椭圆形或近似椭圆形的情况下，所述太赫兹场的相位差其中，B为所述磁铁机构的磁场强度。另一方面，本专利技术还提供了一种太赫兹场的检测方法，包括：向设定目标点发射电子束，向所述电子束发射太赫兹光束，以加速和/或偏转所述电子束；在所述设定目标点及其周围记录所述电子束的束斑；基于所述束斑获取所述太赫兹光束对应的太赫兹场的参数，所述参数至少包括所述太赫兹场的振幅、偏振和/或脉冲宽度。进一步地，基于所述束斑获取所述太赫兹光束对应的太赫兹场参数的操作包括：基于所述束斑偏移所述设定目标点的最大偏移量确定所述振幅；并且所述振幅与所述最大偏移量成正比；其中，所述最大偏移量为所述束斑的分布中偏离所述设定目标点的最大偏移点的偏移量。进一步地，基于所述束斑获取所述太赫兹光束对应的太赫兹场参数的操作包括：基于所述束斑的分布中偏离所述设定目标点的斑点数目确定所述太赫兹场的脉冲宽度；所述太赫兹场的脉冲宽度τ＝τ0N1/(N1+N2)，其中，τ0为所述电子束的脉冲宽度，N1为所述束斑的分布中落在所述设定目标点的斑点数目，N2为所述束斑的分布中偏离所述设定目标点的斑点数目；或者，基于所述束斑的分布中偏离所述设定目标点的斑点数目在相应显示设备上显示的亮度值确定所述脉冲宽度；所述太赫兹场的脉冲宽度τ＝τ0M1/(M1+M2)，其中，τ0为所述电子束的脉冲宽度，M1为所述束斑中落在所述设定目标点的斑点数目在相应显示设备上显示的亮度值，M2为所述束斑中偏离所述设定目标点的斑点数目在相应显示设备上显示的亮度值。进一步地，基于所述束斑获取所述太赫兹光束对应的太赫兹场参数操作包括：基于所述太赫兹场的相位差确定所述偏振；在所述束斑的分布呈线形或近似线形的情况下，所述太赫兹场的相位差在所述束斑分布呈圆形或近似圆形的情况下，所述太赫兹场的相位差在所述束斑分布呈椭圆形或近似椭圆形的情况下，所述太赫兹场的相位差其中，α为所述束斑的长轴与水平线之间的夹角；xm和ym为所述束斑的分布中相对所述设定目标点的最大偏移点分别在水平坐标轴和竖向坐标轴上的坐标；kx为常数，通过标定确定；ky为常数，通过标定确定。因此，本专利技术一方面提出一种完全不同于现有技术的太赫兹场检测方式，已经超越了本领域技术人员的认知范畴；另一方面本专利技术可以同时检测场强、偏振和脉冲宽度，从而保证参数的同步性，进而保证参数检测的准确性；再一方面，本专利技术的检测装置仅仅包括电子枪、太赫兹发射机构、成像单元以及确定单元；其结构简单，使用的光学元件数量较少，从而易于操作并提高其可迁移性。进一步地，本专利技术的检测装置针对不同形式的电子束束斑，如线形、圆形及椭圆形，具体地确定出其相位差，从而检测更加全面；进一步地，本专利技术的检测装置仅仅通过电子束束斑中偏离设定目标点的斑点数目来确定太赫兹场的脉冲宽度，而不限于束斑的形式，从而更加准确的并简单的检测出太赫兹场的脉冲宽度。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是本专利技术一个实施例的所述检测装置的示意性透视图；图2是本专利技术另一个实施例的所述检测装置的示意性透视图；图3是本专利技术所述检测方法的示意性逻辑图；图4是所述电子束束斑分布呈椭圆形或近似椭圆形的情况，其中示出了椭圆形或近似椭圆形的长轴与水平坐标轴的夹角α。具体实施方式图1是本专利技术一个实施例的所述检测装置的示意性透视图；图2是本专利技术另一个实施例的所述检测装置的示意性透视图；参见图1及图2，本实施例提供了一种太赫兹场的检测装置，包括：电子枪100、太赫兹发射机构200、成像单元300以及确定单元。电子枪100朝向设定目标点发射电子束；太赫兹发射机构200向电子束发射太赫兹光束，以加速和/或偏转电子束；成像单元300与设定目标点对接，以显示电子束的束斑；确定单元基于束斑检测太赫兹光束对应的太赫兹场的参数，参数至少包括太赫兹场的振幅、偏振和/或脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹场的检测装置，包括：电子枪，用于朝向设定目标点发射电子束；太赫兹发射机构，用于向所述电子束发射太赫兹光束，以加速和/或偏转所述电子束；成像单元，与所述设定目标点对接，以显示所述电子束的束斑；以及确定单元，配置成基于所述束斑获取所述太赫兹光束对应的太赫兹场的参数，所述参数至少包括所述太赫兹场的振幅、偏振和/或脉冲宽度。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹场的检测装置，包括：电子枪，用于朝向设定目标点发射电子束；太赫兹发射机构，用于向所述电子束发射太赫兹光束，以加速和/或偏转所述电子束；成像单元，与所述设定目标点对接，以显示所述电子束的束斑；以及确定单元，配置成基于所述束斑获取所述太赫兹光束对应的太赫兹场的参数，所述参数至少包括所述太赫兹场的振幅、偏振和/或脉冲宽度。2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述确定单元配置成基于所述束斑偏移所述设定目标点的最大偏移量确定所述振幅，所述振幅与所述最大偏移量成正比；其中，所述最大偏移量为所述成像单元显示的所述束斑偏移所述设定目标点最大的最大偏移点的偏移量。3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述确定单元配置成基于所述束斑的分布中偏离所述设定目标点的斑点数目确定所述脉冲宽度；或者，所述确定单元配置成基于所述束斑的分布中偏离所述设定目标点的斑点数目在所述成像单元显示的亮度值确定所述脉冲宽度。4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述确定单元配置成基于所述太赫兹场的相位差确定所述偏振；在所述束斑的分布呈线形或近似线形的情况下，所述太赫兹场的相位差在所述束斑分布呈圆形或近似圆形的情况下，所述太赫兹场的相位差在所述束斑分布呈椭圆形或近似椭圆形的情况下，所述太赫兹场的相位差其中，α为所述束斑的长轴与所述成像单元的水平坐标轴之间的夹角；xm为所述束斑的分布中偏移所述设定目标点最大的最大偏移点在所述成像单元的水平坐标轴上的坐标；ym为所述束斑的分布中偏移所述设定目标点最大的最大偏移点在所述成像单元的竖向坐标轴上的坐标；kx常数，通过标定确定；ky常数，通过标定确定。5.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：磁铁机构，用于对所述电子束施加磁场，以将所述太赫兹场对所述电子束流经方向上的加速转化为在所述成像单元竖向或水平方向的偏转。6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，在所述太赫兹光束与所述电子束垂直相交的情况下，并且在所述束斑的分布呈椭圆形或近似椭圆形的情况下，所述太赫兹场的相位差其中，B为所述磁铁机构的磁场强度。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉同，刘浩，廖国前，王瑄，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11