空间外差拉曼光谱探测技术研究

发布时间：2021-01-20 03:21

　　拉曼散射是一种非弹性光散射现象,反映了分子（或晶格）的振动、转动及其它低频模态信息,可用于获取探测目标的成分或结构信息。相比于红外吸收光谱技术、荧光光谱技术,特征峰更加细锐,对于物质成分的识别更加准确。有毒化学品、危险爆炸物、极端环境下矿物、生命标志物等目标的远程非接触安全探测在国防安全、地质勘探、行星探测等领域中具有重大的科学价值。现有的拉曼光谱技术多为原位分析系统,很难满足上述目标的探测分析。研究一种新型的远程非接触拉曼光谱技术,将为上述研究领域提供一种安全、高效、精准的分析手段。在拉曼光谱技术的发展进程中,先后经历了单元棱镜光谱仪与光栅光谱仪（1920～1980）、傅里叶变换光谱仪（1980～1990）、多元光栅色散型光谱仪（1990～2010）与本文论述的空间外差拉曼光谱仪的研究热潮（2010～至今）。傅里叶型光谱仪,存在移动部件,不能适用于时间分辨技术。光栅色散型拉曼光谱仪,受到入射狭缝的限制,很难取得较高的光通量。自2011年以来,基于其大视场、高通量、高分辨率、小型化、无动件、适用于远程等特点,空间外差拉曼光谱技术（SHRS:Spatial Heterodyne Rama... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２不同激发波长下拉曼光谱与荧光重合程度??

图１．３?Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅ丨与Ｍｕｌｔｉｐ丨ｅｘ拉曼光谱仪示意图??对于相同的积分时间，Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ与Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ型光谱仪均可以取得高于单??

脉宽（ｎｓ量级）周围，可有效区分开来自样品的拉曼信号与可能存在的长寿命荧??光。??图１．４给出的是时间分辨技术的示意图：??Ｌａｓｅｒ?Ｐｕｌｓｅ?Ｌａｓｅｒ?Ｐｕｌｓｅ??Ｒａｍａｎ?Ｒａｍａｎ?ｉ??Ｓｉｇｎａｌ?Ｓｉｇｎａｌ??ｉ?Ｉ?Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｅ?ｉ?Ｉ?Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｅ??Ｉ?Ａｍｂｉｅｎｔ??－１１?Ｖｕ８ｈｔ??ＣＣＤ?Ｓｈｕｔｔｅｒ?ＣＣＤ?Ｓｈｕｔｔｅｒ??Ｏｆｆ＿?ＯｆｆＭ??ＯｒＴＨＨｉ?０ｎ＿??图１．４时间分辨技术示意图??（４）其它配件??１）拉曼探头??拉曼探头将激发光路与收集光路集成到一起，体积小巧，使用方便，不管是??商用还是行星探测应用［４５］，均有其身影，基本光路形式如图１．５：??７８５?ｎｍ?ＬＷＰ?７８５?ｎｍ?ＬＷＰ??Ｆｒｏｎｔ?Ｏｐｔｉｃｓ?Ｆｉｌｔｅｒ！?Ｆｉｌｔｅｒ２?Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ?Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ?Ｆｉｂｅｒ??＊?？?？Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ??聲－－－－—??Ｉ?Ｉ?Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ?Ｆｉｂｅｒ??Ｍｉｒｒｏｒ?＊?１?＂?Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ??Ｌａｓｅｒ?Ｌｉｎｅ?Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ??Ｆｉｌｔｅｒ??图ｉ．ｓ拉曼探头示意图??图中激发端光纤接激光器，收集端光纤接光谱仪。常见的商用拉曼探头仅适??用于原位探测，工作距离一般为几个毫米。??近年，部分公司也具备了远程拉曼探头的研制能力。以美国ＢＷＴＥＫ公司为??例，其研制的ＲＴＳ２０Ｘ系列拉曼变焦探头可实现距离０．６？６?ｍ范围内目标的探??测


本文编号：2988267