激光共焦拉曼光谱仪测控技术研究

发布时间：2017-05-20 10:04

  本文关键词：激光共焦拉曼光谱仪测控技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：拉曼光谱是一种分子散射光谱,具有无损、信息丰富、无需样品制备等优点。共焦显微术结合拉曼光谱分析方法,不仅可以观测样品同一层面内不同微区的拉曼光谱信号,还能观测样品内不同深度的各个层面的拉曼信号,对被测样品进行层析扫描,从而在不损伤样品的情况下达到“光学切片”的效果。激光共焦拉曼光谱仪,在食品、化学分析、纳米材料、生物、刑侦物证的分析等诸多研究领域都已成为一种重要的观测手段;特别是对矿物和宝石内包裹体的无损检测、以及书法绘画和古代文物涂覆层的分层鉴定研究,也是非常有效的工具。本课题主要研究基于共焦定焦原理的激光共焦拉曼光谱仪的测控技术。本文将构建一套测控系统,该系统利用主控计算机协调激光共焦显微系统和拉曼探测系统的各部件的相互协调运动,采集并处理测控系统获取的显微形貌信息和拉曼光谱信息,实现对样品微区的高精度三维图谱成像。本论文主要研究工作:1.激光共焦拉曼光谱仪软件系统整体结构构建。对国内外已有的共焦拉曼光谱仪的软件结构进行分析,同时,在Microsoft Visual Studio 2010软件开发环境下,利用多文档模式根据面向对象设计的要求对系统软件和操作界面进行设计优化。2.共焦拉曼光谱仪扫描控制软件功能的实现。根据共焦拉曼光谱仪的原理特点研制出一套能够实现硬件初始化、参数设置、数据采集和处理、显示、文件保存的扫描控制软件。主要研究利用软件触发模式实现样品表面精确定焦的测控技术,进而实现样品微区形貌及拉曼光谱综合信息的配合采集。另外实现单点采谱功能,研究基于峰强度的拉曼光谱成像技术。3.利用实验室已搭建的共焦拉曼光谱仪实验装置,在编写的测控软件的控制下进行实验。通过对样品进行拉曼光谱采集、拉曼光谱成像,验证本文测控技术的正确性和软件的实用性及稳定性。
【关键词】：共焦 拉曼光谱 测控系统 高分辨
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH744.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 共焦拉曼光谱仪国内外现状11-14
• 1.3 现有共焦拉曼光谱仪存在的问题14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第2章 共焦拉曼光谱探测原理17-24
• 2.1 拉曼散射效应17-18
• 2.2 共焦拉曼光谱原理18-22
• 2.2.1 共焦显微技术18-19
• 2.2.2 共焦拉曼光谱探测传统结构19-22
• 2.3 新型共焦拉曼光谱探测方法22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 共焦拉曼光谱仪测控方案及系统24-42
• 3.1 引言24
• 3.2 共焦拉曼光谱仪测控方案研究24-32
• 3.2.1 三维扫描系统24-28
• 3.2.2 数据采集系统28
• 3.2.3 光谱探测系统28-30
• 3.2.4 测控结构总体方案30-32
• 3.3 共焦拉曼光谱仪测控系统关键装置32-39
• 3.3.1 二维扫描平移台32-34
• 3.3.2 光栅反馈的轴向自动平移台34-37
• 3.3.3 轴向定焦物镜驱动器37-38
• 3.3.4 拉曼光谱探测模块38-39
• 3.4 共焦拉曼光谱仪总体测控系统构建39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 共焦拉曼光谱仪测控系统软件42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 软件总体架构42-43
• 4.3 软件关键技术分析43-49
• 4.3.1 软件触发定焦技术43-45
• 4.3.2 光谱扫描技术45-46
• 4.3.3 拉曼光谱物质含量成像技术46-49
• 4.4 软件模块设计49-53
• 4.4.1 三维运动模块49-51
• 4.4.2 光谱探测模块51-52
• 4.4.3 显微图像测量分析模块52
• 4.4.4 光谱成像模块52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 实验54-59
• 5.1 实验装置54
• 5.2 实验结果与分析54-58
• 5.2.1 光谱扫描54-55
• 5.2.2 软件触发模式验证与光谱成像55-57
• 5.2.3 插值方法效果验证57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-63
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单63-64
• 致谢64

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