本文關(guān)鍵詞：大口徑透鏡成像光譜儀研究

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【摘要】：拉曼光譜自發(fā)現(xiàn)起就被廣泛應(yīng)用于物質(zhì)成分檢測,適用于固體、液體和氣體物質(zhì),氣體的拉曼光譜由于信號微弱受到了很多限制。本文研制了一種能用于氣體拉曼光譜檢測的大口徑透鏡成像光譜儀,光譜儀最大的特點是使用了大相對孔徑鏡頭作為準直與匯聚元件,高衍射效率的全息光柵作為分光器件。根據(jù)使用要求,確定了光譜儀的性能指標,然后經(jīng)過設(shè)計計算確定光譜儀的初始結(jié)構(gòu),并組建了實驗測試用的透鏡光譜儀,對光譜儀的各項參數(shù)進行了詳細測試,并搭建實驗裝置對空氣的拉曼光譜進行了檢測,結(jié)果顯示光譜儀的各項參數(shù)都在設(shè)計的范圍內(nèi),并可以在較短時間內(nèi)得到清晰明確的空氣拉曼譜線。在測試中也發(fā)現(xiàn)了一些不足,大口徑光譜系統(tǒng)會有強烈的狹縫彎曲現(xiàn)象,并且狹縫彎曲現(xiàn)象的出現(xiàn)與系統(tǒng)的像差無關(guān),主要由光線斜入射光柵導(dǎo)致。此外,通過研究發(fā)現(xiàn)匯聚光學(xué)系統(tǒng)與CCD系統(tǒng)不是十分契合,主要原因是CCD芯片前的真空窗口在大口徑系統(tǒng)中帶來的像差不可忽略。為了使光譜儀性能進一步的改善,將對光譜儀的這些不足進行研究改進。首先分析了狹縫彎曲的成因與理論公式,并根據(jù)狹縫彎曲理論公式編寫程序?qū)ΚM縫彎曲進行矯正;然后根據(jù)儀器的實際情況,自行設(shè)計了匯聚鏡頭,在設(shè)計過程中考慮了真空窗口帶來的像差并加以修正,使分光系統(tǒng)能與CCD相匹配,以期進一步提高系統(tǒng)的性能。
【關(guān)鍵詞】：光譜學(xué) 大口徑 透鏡光譜儀 高靈敏度 氣體拉曼光譜 狹縫彎曲矯正ZEMAX 透鏡設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH744.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 引言8-9
• 1.2 拉曼光譜儀的發(fā)展9-12
• 1.3 主要研究內(nèi)容12-13
• 2 光譜儀設(shè)計13-23
• 2.1 設(shè)計要求13
• 2.2 光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計13-15
• 2.3 光譜儀內(nèi)部參數(shù)計算15-18
• 2.4 狹縫的設(shè)計18-19
• 2.5 光柵的比較與選擇19-22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 3 氣體拉曼光譜的檢測23-31
• 3.1 光譜儀的波長標定23-26
• 3.2 光譜儀相對響應(yīng)強度測試26-28
• 3.3 空氣拉曼散射的檢測28-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 4.光譜系統(tǒng)狹縫彎曲的矯正31-42
• 4.1 光譜儀狹縫彎曲的影響31-32
• 4.2 狹縫彎曲偏移量的理論分析32-34
• 4.3 元件裝配誤差對偏移量公式的影響34-36
• 4.4 狹縫彎曲糾正36-41
• 4.5 本章小結(jié)41-42
• 5 匯聚鏡頭設(shè)計42-59
• 5.1 CCD真空密封窗.引入的象差42-43
• 5.2 復(fù)雜鏡頭設(shè)計方法43-45
• 5.3 光譜儀匯聚鏡頭設(shè)計45-53
• 5.4 鏡頭公差分析53-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 總結(jié)59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-64
• 附錄 1：攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文64-65
• 附錄 2：公差分析表65-68

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