光强分布的检测系统技术方案

一种光强分布的检测系统，包括一设置于生长基底表面的碳纳米管阵列，一冷却装置、一反射镜和一成像元件。所述冷却装置设置在所述生长基底与所述成像元件之间，所述冷却装置用于冷却所述生长基底使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温。所述反射镜与碳纳米管阵列间隔设置，且所述碳纳米管阵列设置于反射镜与基底之间。所述成像元件与所述冷却装置间隔设置。

Detection system for light intensity distribution

A detection system for light intensity distribution includes a carbon nanotube array, a cooling device, a mirror and an imaging element arranged on the growth substrate surface. The cooling device is arranged between the growth substrate and the imaging element. The cooling device is used to cool the growth substrate so as to maintain a constant temperature on the contact surface of the growth substrate and the carbon nanotube array. The mirror is spaced with the carbon nanotube array, and the carbon nanotube array is arranged between the mirror and the base. The imaging element is spaced apart from the cooling device.

【技术实现步骤摘要】
光强分布的检测系统
本专利技术涉及一种光强分布的检测系统，尤其涉及一种基于碳纳米管阵列的光强分布的检测系统。
技术介绍
光源所发出的光在哪个方向(角度)上传播以及强度大小统称为“光强分布”。光强分布的测量方法基本分为两种：一种是把传感器放在距样品一定距离的地方，所述传感器在样品周围同心分布的若干点移动并进行测量，即可测量光强的分布；另一种是把测量装置放在距样品不同的距离处测量光强的分布，所述测量装置由一个CCD传感器和一个具有类似鱼眼镜头的超广角棱镜的光学系统组成。目前，检测光强分布的传感器主要分为两大类：光子传感器(制冷型)和热传感器(非制冷型)。光子传感器具有灵敏度高、响应速度快的优点，然而，光子传感器需要液氮制冷、成本较高、且可探测的光波波段较窄。热传感器成本较低、可探测的光波波段较宽、且可在室温下操作，但是，热传感器存在灵敏度较低、分辨率低的缺点。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种光强分布的检测系统，该检测系统具有较高的灵敏度和分辨率，且可以检测较宽的光波波段。一种光强分布的检测系统，包括一碳纳米管阵列、一冷却装置、一反射镜及一成像元件；该碳纳米管阵列设置于所述生长基底，所述碳纳米管阵列用于吸收一待测光源所发出的光并辐射出可见光；所述反射镜与碳纳米管阵列间隔设置，所述反射镜用于反射碳纳米管阵列所辐射的可见光；所述成像元件用于对反射镜所反射的可见光成像；以及所述冷却装置设置在所述生长基底与所述成像元件之间，且所述成像元件与所述冷却装置间隔设置，所述冷却装置用于冷却所述生长基底使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温。与现有技术相比，本专利技术提供的检测系统中，碳纳米管阵列作为光强分布的感测元件，由于碳纳米管是一种优异的热敏性和光敏性材料，且其对光，尤其是红外光具有很宽的波长响应范围和很高的吸收率，因此，本专利技术提供的光强分布的检测系统具有很高的灵敏度，且可检测的光波波长范围很广。其次，通过所述冷却装置冷却所述生长基底，在此过程中冷却装置吸收了并带走所述生长基体的热量，可减少热量在生长基底中的横向扩散及轴向扩散，进而使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温，热量几乎只沿着碳纳米管的轴向传导辐射可见光到反射镜。因此，本专利技术提供的光强分布的检测系统具有很高的分辨率和准确度，至少能够分辨10微米的细节。最后，该光强分布的检测系统结构简单，成本较低。附图说明图1为本专利技术实施例提供的光强分布的检测系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的利用所述检测系统检测光强分布的光路示意图。图3为本专利技术实施例提供的光强分布的检测系统中所采用的碳纳米管阵列的扫描电镜照片。图4为本专利技术实施例提供的强分布的检测系统中温度传感器与冷却装置的结构示意图。图5为本专利技术实施例提供未通过冷却装置冷却的生长基底的等温线仿真图。图6为本专利技术实施例提供的通过冷却装置冷却后的生长基底的等温线仿真图。图7为本专利技术实施例提供的光强分布的测量方法的流程图。主要元件符号说明碳纳米管阵列10第一表面102第二表面104碳纳米管12，12A，12B第一端122第二端124生长基底14温度传感器15光束16冷却装置20冷却单元21反射镜30成像元件40检测系统100如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例对本专利技术提供的光强分布的检测系统作进一步的详细说明。请参见图1，本专利技术实施例提供一种光强分布的检测系统100，包括：一设置于生长基底表面的碳纳米管阵列10、一冷却装置20、一反射镜30和一成像元件40。所述冷却装置20设置于成像元件40与生长基底14之间，所述冷却装置用于冷却所述生长基底14使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温；所述反射镜30与碳纳米管阵列10间隔设置，且所述碳纳米管阵列10设置于反射镜30与生长基底14之间；所述成像元件40与所述冷却装置20间隔设置。所述碳纳米管阵列10优选为超顺排碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列10的制备方法，包括以下步骤：(a)提供一平整生长基底14，该生长基底14可选用P型或N型硅生长基底14，或选用形成有氧化层的硅生长基底14；(b)在生长基底14表面均匀形成一催化剂层，该催化剂层材料可选用铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)或其任意组合的合金之一；(c)将上述形成有催化剂层的生长基底14在700～900℃的空气中退火约30分钟～90分钟；(d)将处理过的生长基底14置于反应炉中，在保护气体环境下加热到500～740℃，然后通入碳源气体反应约5～30分钟，生长得到碳纳米管阵列10。所述碳纳米管阵列10包括多个彼此平行的碳纳米管12，该碳纳米管12包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或几种。该单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米，该双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～50纳米，该多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。所述碳纳米管12的长度大于等于100纳米，优选为100纳米～10毫米，例如100微米、500微米、1000微米、5毫米。本实施例中，生长基底14为一圆形硅基底，所硅基底的半径为7.5毫米。所述碳纳米管阵列10中，碳纳米管12与生长基底14表面之间所形成的角度大于等于10度且小于等于90度，优选地，碳纳米管12与生长基底14的表面之间所形成的角度大于等于60度且小于等于90度。本实施例中，所述碳纳米管阵列10为多个彼此平行且垂直于生长基底14生长的碳纳米管12形成的纯碳纳米管阵列10，请参见图3。所述碳纳米管阵列10中，相邻碳纳米管12之间具有间隙，该间隙为0.1纳米～0.5纳米。所述碳纳米管12具有相对的第一端122和第二端124，第一端122远离所述生长基底14，第二端124与所述生长基底14接触。通过上述控制生长条件，该超顺排碳纳米管阵列10中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。本实施例中碳源气可选用乙炔等化学性质较活泼的碳氢化合物，保护气体可选用氮气、氨气或惰性气体。可以理解的是，本实施例提供的碳纳米管阵列10不限于上述制备方法。所述碳纳米管阵列10具有一远离生长基底14的第一表面102以及一与该第一表面102相对设置且与所述生长基底14接触的第二表面104。所述多个碳纳米管12的第一端122组成碳纳米管阵列10的第一表面102，多个碳纳米管12的第二端124组成碳纳米管阵列10的第二表面104。所述碳纳米管12从碳纳米管阵列10的第一表面102向第二表面104延伸。当一待测光源照射所述碳纳米管阵列时，碳纳米管12的轴向导热性好，横向导热性差，碳纳米管阵列10按照黑体辐射的特性向外辐射可见光。此时，碳纳米管阵列10的第一表面102和第二表面104具有较多的辐射，而碳纳米管阵列10的侧面具有极少的辐射可忽略不计。所述侧面指碳纳米管阵列10平行于碳纳米管12轴向的一面，即碳纳米管阵列10中垂直于第一表面102和第二表面104的一面。由于所述生长基底14为硅，其对可见光不透明，而碳纳米管阵列10的第二表面104与生长基底14相接触，所以碳纳米管阵列10的第二表面104向外辐射的可见光被生长基底14挡住，进而可见光从所述碳纳米管阵列10的第一表面102向外辐射。因此，在所述碳纳米管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光强分布的检测系统，包括：一碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列设置于所述生长基底，所述碳纳米管阵列用于吸收一待测光源所发出的光并辐射出可见光；一反射镜，所述反射镜与碳纳米管阵列间隔设置，所述反射镜用于反射碳纳米管阵列所辐射的可见光；一成像元件，所述成像元件用于对反射镜所反射的可见光成像；以及一冷却装置，所述冷却装置设置在所述生长基底与所述成像元件之间，且所述成像元件与所述冷却装置间隔设置，所述冷却装置用于冷却所述生长基底使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温。

【技术特征摘要】
1.一种光强分布的检测系统，包括：一碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列设置于所述生长基底，所述碳纳米管阵列用于吸收一待测光源所发出的光并辐射出可见光；一反射镜，所述反射镜与碳纳米管阵列间隔设置，所述反射镜用于反射碳纳米管阵列所辐射的可见光；一成像元件，所述成像元件用于对反射镜所反射的可见光成像；以及一冷却装置，所述冷却装置设置在所述生长基底与所述成像元件之间，且所述成像元件与所述冷却装置间隔设置，所述冷却装置用于冷却所述生长基底使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温。2.如权利要求1所述的光强分布的检测系统，其特征在于，所述冷却装置与远离所述碳纳米管阵列的所述生长基底的表面接触设置。3.如权利要求1所述的光强分布的检测系统，其特征在于，在所述待测光源光照射方向上，所述冷却装置的横截面积与所述生长基底的横截面积相同。4.如权利要求1所述的光强分布的检测系统，其特征在于，所述冷却装置为一盛放冷却介质的装置，所述冷却介质为冷却液或冷却气体。5.如权利要求1所述的光强分布的检测系统，其特征在于，所述光强分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，朱钧，金国藩，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11