[发明专利]一种基于太赫兹脉冲的卡规式厚度测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于太赫兹脉冲的卡规式厚度测量装置，其特征在于，包括太赫兹时域光谱系统主机、太赫兹测量装置、石英窗口及金属板；太赫兹测量装置用于发射和接收太赫兹波，其通过光纤线缆与太赫兹时域光谱系统主机连接；太赫兹时域光谱系统主机对从太赫兹测量装置接收的太赫兹波进行记录，并显示和处理太赫兹时域信号；石英窗口通过连接件安装在太赫兹测量装置上，金属板放置于石英窗口下方，太赫兹测量装置、石英窗口及金属板相互平行，保证太赫兹测量装置发射的太赫兹波垂直入射石英窗口并被金属板反射；所述石英窗口和金属板之间的区域为测量区域，待测量材料放置于测量区域内，待测量材料应与石英窗口和金属板保持平行。

2.如权利要求1所述的一种基于太赫兹脉冲的卡规式厚度测量装置，其特征在于，所述太赫兹测量装置发射的太赫兹波将依次穿过石英窗口的上表面、下表面，并在金属板被全部反射。

3.如权利要求1所述的一种基于太赫兹脉冲的卡规式厚度测量装置，其特征在于，所述石英窗口为平板型石英材质薄片。

4.一种基于太赫兹脉冲的卡规式厚度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.安装并调试装置，将太赫兹测量装置通过光纤线缆与太赫兹时域光谱系统主机连接，将石英窗口通过连接件与太赫兹测量装置连接，将金属板置于石英窗口下方，保证石英窗口与金属板平行；

S2.调整太赫兹测量装置与金属板之间的距离，使太赫兹时域光谱系统主机记录的太赫兹时域信号的峰峰值达到最大；

S3.获取未放置测试材料时的太赫兹时域信号，计算未放置测试材料时石英窗口下表面反射信号PK2与金属板反射信号PK3的飞行时间差Δt₁＝PK3-PK2；

S4.将测试材料放置在石英窗口与金属板之间，并与石英窗口平行，获取放置测试材料后太赫兹时域信号，计算放置测试材料后石英窗口下表面反射信号PK5与金属板反射信号PK8的飞行时间差Δt₂＝PK8-PK5，同时计算测试材料上表面反射信号PK6与测试材料下表面反射信号PK7的飞行时间差Δt₃＝PK7-PK6；

S5.根据测试材料厚度计算测试材料折射率：

测试材料厚度由以下公式计算：

其中，c为真空中光速，n_a为空气折射率；

测试材料折射率由以下公式计算：