用于火星表面物质探测的拉曼光谱技术研究
[Abstract]:Raman spectroscopy is one of the important methods to identify the material composition. It has the characteristics of sharp spectrum peak, wide detection range and micro-region detection. In this paper, under the background of Mars surface material composition exploration, we analyze the Raman spectroscopy technology compared with other spectral techniques used in Mars surface material exploration (visible near infrared spectroscopy). Mossbauer spectroscopy and X-ray fluorescence spectroscopy) some advantages. The feasibility of Raman spectroscopy in Mars exploration is pointed out by combining two Raman spectrometers, RLS and SHERLOC, which will be used in Mars exploration. In this paper, the difficulties of Raman spectroscopy are considered comprehensively, and two key problems in the remote Raman spectrometer for Mars surface material exploration are solved in combination with the actual exploration of Mars surface. The first key problem is the design of Cassegrin telescopic system. The primary mirror and the secondary mirror are paraboloid, the pupil diameter is 200mm, the object distance is 1.5m 2.5m, and the secondary mirror can be moved. The second key problem is the preparation of pre-processing algorithm using wavelet transform and polynomial fitting algorithm to remove random noise and fluorescence background from the original Raman spectra respectively. Wavelet transform uses' sym5' wavelet generating function to decompose 5-layer wavelet, soft threshold de-noising and signal reconstruction. The key point of polynomial fitting is that the de-noising signal is derived first, and polynomial fitting is carried out with the point whose derivative is around 0 (about 卤10). The fitting makes the background more accurate many times, and then deducts the fluorescence background from the de-noising spectrum map. The final Raman spectra are obtained. In order to test the remote Raman spectrometer and preliminarily verify its feasibility for the Mars surface material exploration, four substances-calcite, olivine, hematite and pyroxene-which have been detected on the surface of Mars, have been selected. And an organic substance, glucose, as an experimental sample. The remote Raman spectrometer is used to detect several samples, and the original signal is preprocessed by wavelet transform and polynomial fitting algorithm. The final data are analyzed by spectral analysis, and the reliable results are obtained. The performance of the instrument is preliminarily verified.
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P185.3
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,本文编号:2443968
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