[发明专利]一种材料相变过程的成像装置和方法

权利要求书

1.一种材料相变过程的成像装置，其特征在于，包括：

量子级联激光器，用于在低温环境下发出成像光；

耦合输出结构，用于收集所述成像光并进行准直；

扩束装置，用于将准直后的所述成像光扩束成共焦的多束激光；

透镜，用于将所述共焦的多束激光转变为平行光并照射到样品板上的测试样品；

镜头，用于接收穿过所述测试样品的平行光，并成像于热探测阵列的敏感面上；

计算机，用于获取所述热探测阵列上产生的电信号。

2.根据权利要求1所述的材料相变过程的成像装置，其特征在于，所述量子级联激光器为脊条型端面出光器件，工作波长为60μm-250μm。

3.根据权利要求1所述的材料相变过程的成像装置，其特征在于，所述耦合输出结构为离轴抛物面反射镜，所述离轴抛物面反射镜的直径焦距比大于或等于1。

4.根据权利要求1所述的材料相变过程的成像装置，其特征在于，所述低温环境通过制冷机实现，所述量子级联激光器和耦合输出结构均位于所述低温环境内，所述低温环境设置有密封窗片，准直后的所述成像光穿过所述密封窗片到达所述扩束装置。

5.根据权利要求1所述的材料相变过程的成像装置，其特征在于，所述扩束装置为90度二维摆动反射镜，所述90度二维摆动反射镜在两个维度上的反射镜沿成像光传播方向的投影尺寸相同。

6.根据权利要求1所述的材料相变过程的成像装置，其特征在于，所述透镜为双凸透镜。

7.根据权利要求1所述的材料相变过程的成像装置，其特征在于，所述样品板的透过率超过80％。

8.根据权利要求1所述的材料相变过程的成像装置，其特征在于，所述镜头中的光学元件的材质为高阻硅，所述热探测阵列的工作波长为60μm-300μm。

9.根据权利要求1所述的材料相变过程的成像装置，其特征在于，所述扩束装置、透镜、样品板、镜头和热探测阵列通过光路支架竖直依次排布，实现桌面式的竖直方向的成像光路。

10.一种材料相变过程的成像方法，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一所述的成像装置，包括以下步骤：

(1)开启所述成像装置，将被测样品放置于所述样品板的正中央；

(2)调节所述镜头的焦距和所述扩束装置的调节参数，使被测样品的图像清晰地显示于所述热探测阵列上；

(3)将被测样品从所述样品板上取下，并将所述被测样品调整为第一状态；

(4)通过所述计算机开启所述热探测阵列的记录功能；

(5)将处于第一状态的被测样品放回至所述样品板正中央，采用所述热探测阵列的记录功能，获取被测样品由第一状态转变成第二状态的所有图像；

(6)选取被测量到的所述被测样品由第一状态转变成第二状态图像进行截面分析，根据第一状态和第二状态之间的所有图像记录的时间间隔计算得到被测样品的相变时间。