[发明专利]红外反射和透射测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种红外反射和透射测量系统及方法，本发明技术方案针对磁场调控物性的表征问题，将红外光谱学测量和磁场结合起来，可以实现磁场下的可变低温红外反射和透射测量，而且该测量系统进行反射和透射测量时，不需要改变光路，也不需要重新装载样品，对于即可以反射又可以透射红外光的样品，可以同时测量其反射和透射谱。

技术领域

本发明涉及光谱测量技术领域，更具体的说，涉及一种红外反射和透射测量系统及方法。

背景技术

红外谱学是研究材料光学性质、分子振动以及量子功能材料中低能电荷动力学行为的强有力方法，在材料科学、物理、化学、高分子科学、生物和生命科学等领域都有着广泛的应用。通过对样品的红外反射谱或透射谱的测量，可以获得其光学系数(介电系数、光电导、折射率等)、分子结构以及各种基本激发(电子、声子、自旋、等离子激元等)及其之间的相互作用等重要信息。

磁场可以将电子电荷与组成物质的质子、中子和电子磁矩耦合，是研究材料性质的一个有力工具。超导体、磁性材料和量子霍尔器件等量子功能材料在强磁场的作用下，可以发生耦合自旋，建立或去除关联、共振、局域电子和打破时间反演对称等现象，显著地影响其性质。因此，磁场已经和温度、压力一样，成为一个重要的热力学参数。

目前红外光谱仪所配置的通常反射谱测量附件或透射谱测量方式都无法同时与低温和超导磁体耦合进行测量。即使不在低温或磁场下测量时，也无法同时进行反射和透射谱测量，测量反射谱时必须在光谱仪安装相应的反射附件进行测量，测量透射谱时必须拆除反射附件进行测量，样品也需要重新装载。

发明内容

有鉴于此，本发明技术方案提供了一种红外反射和透射测量系统及方法，将红外谱学测量和磁场结合起来，实现磁场下的可变低温红外反射和透射谱测量，无需改变光路和重新装载样品。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种红外反射和透射测量系统，所述测量系统包括：

超导磁体室，所述超导磁体室具有相对的第一法兰口和第二法兰口，所述第一法兰口和所述第二法兰口之间用于放置所述待测样品，所述超导磁体室用于为所述待测样品提供磁场环境；

反射谱测量装置，所述反射谱测量装置用于将红外光谱仪发射的红外光通过所述第一法兰口照射到所述待测样品上，通过所述第一法兰口获取所述待测样品反射的红外光，测量样品的红外反射谱信息；

透射测量装置，所述透射测量装置用于通过所述第二法兰口获取所述待测样品透射的红外光，测量样品的红外透射谱信息。

优选的，在上述测量系统中，所述超导磁体室包括：

磁场真空室，所述磁场真空室包括贯穿磁体的室温孔，在其中一个所述室温孔的两端分别设置有所述第一法兰口以及所述第二法兰口；

样品架，所述样品架用于装载所述待测样品。

优选的，在上述测量系统中，所述样品架包括：样品杆、样品托以及三维平移台；

所述样品托固定在所述样品杆上，所述样品托用于放置所述待测样品；

所述样品杆固定有所述样品托的一端用于通过另一个所述室温孔的一端置于所述磁场真空室内，并与所述磁场真空室内的所述三维平移台连接；

所述三维平移台用于调节位于所述待测样品的位置。

优选的，在上述测量系统中，所述样品杆的另一端用于插入传输线，所述传输线背离所述样品杆的一端插入液氮罐或是液氦罐，以使得所述样品托于设定的温度环境。

优选的，在上述测量系统中，所述反射谱测量装置包括：

反射真空腔体，所述反射真空腔体具有用于连接所述红外光谱仪的第三法兰口以及用于和所述第一法兰口相对设置的第四法兰口；