一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测装置及检测方法，装置包括矢量网络分析仪、太赫兹信号发射端、扩展半球透镜、微量物质检测芯片和太赫兹信号接收端，所述太赫兹信号发射端包括太赫兹S参数检测模块一、透镜一、太赫兹S参数检测模块二、透镜二、频率选择表面一和反射镜一；所述太赫兹信号接收端包括太赫兹S参数检测模块三、透镜三、太赫兹S参数检测模块四、透镜四、频率选择表面二和反射镜二；本发明专利技术所公开的装置及方法采用准光技术实现了微量物质检测芯片和太赫兹S参数检测模块的非接触连接，同时，采用准光波段拼接技术实现了宽带范围内的检测，可以提高待测样品的检测速度，实现待测样品的宽带无损非接触检测。测。测。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测装置及检测方法


[0001]本专利技术涉及太赫兹
，特别涉及一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]微量物质检测在科研、工业生产等活动中具有重要作用，同时很多物质在太赫兹频段具有独特的特性，在太赫兹频段实现微量物质的有效检测具有重要应用。有研究人员开发出了基于干涉原理的微量物质检测技术。该技术将检测信号分别通过参考样品和检测样品，携带样品信息的信号通过功分器或者耦合器后合成为发生干涉的太赫兹信号，干涉频率取决于移相器的相位差。通过该方法，实现了微量物质的有效检测。
[0003]现有的基于干涉原理的微量物质检测技术采用同轴转接器连接或者GSG探针扎针的检测方法。在太赫兹频段，由于微量物质检测芯片的尺寸很小，采用额外的封装检测技术会引入额外的误差，采用GSG探针扎针检测会对检测芯片造成损伤。并且，一次只能检测一个波段，限制了其检测频率范围。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测装置及检测方法，以达到实现微量物质的宽带非接触检测的目的。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测装置，包括矢量网络分析仪、太赫兹信号发射端、扩展半球透镜、微量物质检测芯片和太赫兹信号接收端，所述太赫兹信号发射端包括太赫兹S参数检测模块一、透镜一、太赫兹S参数检测模块二、透镜二、频率选择表面一和反射镜一；所述太赫兹信号接收端包括太赫兹S参数检测模块三、透镜三、太赫兹S参数检测模块四、透镜四、频率选择表面二和反射镜二；
[0007]所述太赫兹S参数检测模块一用于将矢量网络分析仪发出的信号倍频至太赫兹波段一；
[0008]所述太赫兹S参数检测模块二用于将矢量网络分析仪发出的信号倍频至太赫兹波段二；
[0009]所述透镜一、透镜二、透镜三和透镜四用于准直太赫兹信号；
[0010]所述频率选择表面一和频率选择表面二用于实现太赫兹波段一的信号全透射，太赫兹波段二的信号全反射；
[0011]所述反射镜一用于将经过频率选择表面一的信号反射至扩展半球透镜；
[0012]所述反射镜二用于将经过扩展半球透镜的信号反射至频率选择表面二；
[0013]所述扩展半球透镜用于将反射镜一反射的信号传输至微量物质检测芯片，并将经过微量物质检测芯片的信号传输至反射镜二；
[0014]所述微量物质检测芯片基于干涉原理，用于将接收到的太赫兹信号分两路传输至
其上的检测样品和参考样品，并将携带样品信息的检测信号合并后形成干涉的太赫兹信号，传输至扩展半球透镜；
[0015]所述太赫兹S参数检测模块三用于将接收到的太赫兹波段一的信号下变频至微波频段，并传输给矢量网络分析仪；
[0016]所述太赫兹S参数检测模块四用于将接收到的太赫兹波段二的信号下变频至微波频段，并传输给矢量网络分析仪；
[0017]所述矢量网络分析仪用于发射信号、接收信号，以及进行待测物质特性的分析。
[0018]上述方案中，所述微量物质检测芯片包括按信号传输方向依次设置的接收天线、功分器一、移相器组、近场传感单元组、功分器二和发射天线，所述移相器组包括并联的移相器一和移相器二，所述近场传感单元组包括并联的近场传感单元一和近场传感单元二，所述近场传感单元一和近场传感单元二上分别放置有检测样品与参考样品。
[0019]上述方案中，所述太赫兹S参数检测模块一、太赫兹S参数检测模块二、太赫兹S参数检测模块三和太赫兹S参数检测模块四的发射端或接收端均设置有喇叭天线。
[0020]进一步的技术方案中，太赫兹检测波段一为110
‑
170GHz，太赫兹检测波段二为170
‑
220GHz。
[0021]一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测方法，包括如下过程：
[0022]矢量网络分析仪发出的信号经太赫兹S参数检测模块一倍频至太赫兹检测波段一，发射后经透镜一准直，照射到频率选择表面一上并透射通过,经反射镜一进行光路转折后照射到扩展半球透镜上，扩展半球透镜将准直太赫兹信号汇聚到微量物质检测芯片，携带样品信息的太赫兹信号再经扩展半球透镜和反射镜二，传输至频率选择表面二透射通过，最终经透镜三到达太赫兹S参数检测模块三，由太赫兹S参数检测模块三将检测信号下变频至微波频段，然后由矢量网络分析仪分析检测样品的特性；
[0023]矢量网络分析仪发出的信号经太赫兹S参数检测模块二倍频至太赫兹检测波段二，发射后经透镜二准直，照射到频率选择表面一上反射至反射镜一，再经反射镜一进行光路转折后照射到扩展半球透镜上，扩展半球透镜将准直太赫兹信号汇聚到微量物质检测芯片，携带样品信息的太赫兹信号再经扩展半球透镜和反射镜二，传输至频率选择表面二反射后，最终经透镜四到达太赫兹S参数检测模块四，由太赫兹S参数检测模块四将检测信号下变频至微波频段，然后由矢量网络分析仪分析检测样品的特性。
[0024]上述方案中，微量物质检测芯片的接收天线接收太赫兹信号，经功分器一功分后分为等幅同相的两路信号，两路信号分别经过移相器一和移相器二，经过移相的两路信号分别传输通过近场传感单元一和近场传感单元二，近场传感单元一和近场传感单元二上分别放置有检测样品与参考样品，信号通过与检测样品和参考样品相互作用后，携带样品信息的两路太赫兹信号经过功分器二后合为一路形成干涉的太赫兹信号，该信号由发射天线发射至扩展半球透镜。
[0025]上述方案中，太赫兹检测波段一和太赫兹检测波段二的检测分开进行。
[0026]通过上述技术方案，本专利技术提供的一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测装置及检测方法具有如下有益效果：
[0027]本专利技术将非接触检测方法引入到微量物质检测技术中，通过基于干涉原理的太赫兹近场检测技术实现微量物质的检测，采用准光技术实现了微量物质检测芯片和太赫兹S
参数检测模块的非接触连接，同时，采用准光波段拼接技术实现了宽带范围内的检测，可以提高待测样品的检测速度，实现待测样品的宽带无损非接触检测。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0029]图1为本专利技术实施例所公开的一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测装置示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例所公开的微量物质检测芯片内部示意图。
[0031]图中，1、矢量网络分析仪；2、扩展半球透镜；3、微量物质检测芯片；4、太赫兹S参数检测模块一；5、透镜一；6、太赫兹S参数检测模块二；7、透镜二；8、频率选择表面一；9、反射镜一；10、太赫兹S参数检测模块三；11、透镜三；12、太赫兹S参数检测模块四；13、透镜四；14、频率选择表面二；15、反射镜二。
具体实施方式
[0032]下面将结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测装置，其特征在于，包括矢量网络分析仪、太赫兹信号发射端、扩展半球透镜、微量物质检测芯片和太赫兹信号接收端，所述太赫兹信号发射端包括太赫兹S参数检测模块一、透镜一、太赫兹S参数检测模块二、透镜二、频率选择表面一和反射镜一；所述太赫兹信号接收端包括太赫兹S参数检测模块三、透镜三、太赫兹S参数检测模块四、透镜四、频率选择表面二和反射镜二；所述太赫兹S参数检测模块一用于将矢量网络分析仪发出的信号倍频至太赫兹波段一；所述太赫兹S参数检测模块二用于将矢量网络分析仪发出的信号倍频至太赫兹波段二；所述透镜一、透镜二、透镜三和透镜四用于准直太赫兹信号；所述频率选择表面一和频率选择表面二用于实现太赫兹波段一的信号全透射，太赫兹波段二的信号全反射；所述反射镜一用于将经过频率选择表面一的信号反射至扩展半球透镜；所述反射镜二用于将经过扩展半球透镜的信号反射至频率选择表面二；所述扩展半球透镜用于将反射镜一反射的信号传输至微量物质检测芯片，并将经过微量物质检测芯片的信号传输至反射镜二；所述微量物质检测芯片基于干涉原理，用于将接收到的太赫兹信号分两路传输至其上的检测样品和参考样品，并将携带样品信息的检测信号合并后形成干涉的太赫兹信号，传输至扩展半球透镜；所述太赫兹S参数检测模块三用于将接收到的太赫兹波段一的信号下变频至微波频段，并传输给矢量网络分析仪；所述太赫兹S参数检测模块四用于将接收到的太赫兹波段二的信号下变频至微波频段，并传输给矢量网络分析仪；所述矢量网络分析仪用于发射信号、接收信号，以及进行待测物质特性的分析。2.根据权利要求1所述的一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测装置，其特征在于，所述微量物质检测芯片包括按信号传输方向依次设置的接收天线、功分器一、移相器组、近场传感单元组、功分器二和发射天线，所述移相器组包括并联的移相器一和移相器二，所述近场传感单元组包括并联的近场传感单元一和近场传感单元二，所述近场传感单元一和近场传感单元二上分别放置有检测样品与参考样品。3.根据权利要求1所述的一种宽带非接触太赫兹近场微量物质检测装置，其特征在于，所述太赫兹S参数检测模块一、太赫兹S参数检测模块二、太赫兹S参数检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨锦鹏，韩顺利，杨耀辉，张亭，张文征，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：