一种小型光栅光谱仪的设计原理及参数分析

发布时间：2017-02-18 12:50

本文关键词：一种小型光栅光谱仪的设计原理及参数分析，由笔耕文化传播整理发布。

《昆明理工大学》 2008年

一种小型光栅光谱仪的设计原理及参数分析

程鹏

【摘要】： 光谱分析技术是应用光学原理,对物质的结构和成分等进行测量和分析的一门技术,广泛应用于科学技术的各个领域。近年来由于环境监测、生物医学、科技农业、军事分析以及工业流程监控等领域的现代化发展,要求分析仪器微小型化。而光学系统是微小型光谱仪的关键组成部分,光谱仪器光学结构直接影响其光谱成像质量、光能利用率,对光谱仪的性能起着决定性的作用。因此对微小型光谱仪光学系统设计研究具有重要的实际意义。本文主要做了以下几个方面的工作: (1)在深入调研国内外微型光谱检测技术的研究现状及发展趋势的基础上,总结微小型光谱仪发展的特点和研究意义。 (2)基于光谱仪的基本结构和主要特性及平面衍射光栅的原理,分析比较了几种常用的平面衍射光栅系统的优缺点。 (3)在分析比较典型的光谱仪的基础上,提出了改进型Czerny-Turner装置型式小型光谱仪的总体结构,用光学设计软件ZEMAX软件对本光谱仪准直、成像物镜进行了设计,分析了像差对光谱仪的影响。 (4)分析了光谱仪器分辨率和各种结构参数的关系,并讨论了分辨率受各种参数的影响。

【关键词】：
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH744.1
【目录】：

摘要3-4

Abstract4-8

第一章绪论8-14

1.1 引言8

1.2 光谱仪器的发展历史8-9

1.3 国内外研究现状及发展趋势9-12

1.3.1 国外研究现状9-11

1.3.2 国内研究现状11-12

1.3.3 微型光谱仪的发展前景和方向12

1.4 本文研究的意义与目的12-13

1.5 本论文的研究内容13-14

第二章光栅光谱仪的构造及主要特性14-23

2.1 光谱仪的基本构造和主要特性14-19

2.1.1 光谱仪的基本结构及工作原理14-15

2.1.2 光谱仪的主要特性15-19

2.2 反射式平面衍射光栅系统19-23

2.2.1 艾伯特-法斯梯(Ebert-Fastie)系统19-21

2.2.2 李特洛(Littrow)系统21

2.2.3 切尔尼-特纳(Czerny-Turner)系统21-22

2.2.4 夏帕-格兰茨(Chupp-Gtantz)系统22-23

第三章系统的光路设计23-46

3.1 相关基础理论分析23-28

3.1.1 小型光谱仪光谱带宽理论分析23-25

3.1.2 光电阵列探测器像元分辨率理论分析25-27

3.1.3 小型光谱仪光强的理论分析27-28

3.2 光学系统装置设计28-30

3.2.1 光学系统结构选择28-29

3.2.2 改善后的光学系统29-30

3.3 微型光谱仪结构参数设计30-32

3.3.1 组件选取30-32

3.4 光谱仪物镜设计32-33

3.4.1 准直物镜的设计32-33

3.5 光路追迹与分辨率分析33-39

3.5.1 光线追迹研究33-39

3.6 像差分析39-44

3.6.1 初级像差理论39-41

3.6.2 像差对光谱仪的影响41-44

3.7 本章小结44-46

第四章光栅光谱仪分辨率与其他参数的关系46-52

4.1 入射光束与衍射光束夹角及可测量波长范围的计算46-47

4.2 分辨率与入射、出射狭缝及角度等参数的关系47-49

4.2.1 公式的推导47-48

4.2.2 讨论结果48-49

4.3 光栅的分辨率49-50

4.4 接收系统的影响50-51

4.5 本章小结51-52

第五章总结与展望52-54

5.1 论文总结52-53

5.2 展望53-54

参考文献54-57

致谢57-58

附录A (攻读学位期间发表论文目录)58

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