便携式拉曼光谱仪的设计

研制了适合现场使用的便携式拉曼光谱仪。介绍了仪器的特点和组成、激光光源、拉曼光纤探头和CCD光纤光谱仪。     

改造和研制激光拉曼光谱仪二十年：兼述激光拉曼光谱仪设计改造和调整使用？

在介绍对激光拉曼光谱仪进行改造和研制的同时,着重讨论了从实践中得来的对激光拉曼光谱仪进行设计改造和调整使用的一些技术要点。     

便携式拉曼光谱仪发展综述

拉曼光谱仪已经广泛应用于分析化学、安全检查、生物医学等领域,小型化、智能化是其发展的重要方面.便携式拉曼光谱仪具有体积小、检测方便等特点,便于现场测量与分析.目前,在药物检测、机场安检、爆炸物分析等领域便携式拉曼光谱仪受到青睐.对国内外产业化和实验室的便携式光谱仪的发展进行了比较全面的综述,最后对便携式拉曼光谱仪的发展...     

高分辨率阶梯光栅光谱仪的光学设计

简述阶梯光栅的基本原理和在天文学中的应用,分析并比较了阶梯光栅光谱仪与普通平面闪耀光栅光谱仪的区别。为正在研制中的一架国产4m通光口径的光谱巡天望远镜(简称LAMOST)设计了高分辨率阶梯光栅光谱仪的光学方案,该设计方案采用了白光孔径准直镜系统,大闪耀角的R4阶梯光栅和无遮拦的离轴折叠Schmidt照相机。     

多波长激发高分辨率微型拉曼光谱仪设计

针对不同激光波长激发测试样品所需拉曼光谱范围的差异性问题,同时为了保证拉曼光谱仪的小型化及高分辨率需求,提出一种以Czerny-Turner光路结构为基础的微型拉曼光谱仪,通过Zemax光学设计软件对光谱仪的准直镜、聚焦镜、柱面镜、光栅以及CCD的倾角及距离进行了优化。该仪器激光波长为633 nm,光谱范围为640～800 nm。进一步优化光栅旋转角度并配合聚焦镜,可使此光学系统同时适用于激光波长532 nm、光谱范围540～650 nm和激光波长785 nm、光谱范围790～1 000 nm两个波段。拉曼光谱仪分辨率为0.1 nm,该光谱仪在保证高分辨率的情况下解决了不同波段范围光学结构差异性大而导致光机设计很难整合在一起的问题。     

便携式拉曼光谱仪的应用研究现状及展望

便携式拉曼光谱仪正成为一种现场快速、非接触、无损伤检测的重要工具,它可以直接确认爆炸物和化学危险物质,特别是对于液体样品的检测具有明显的优势.本文介绍了拉曼光谱检测技术的基本原理及特点,追踪了国内外主流便携式拉曼光谱仪的研究现状,针对表面增强拉曼光谱仪的应用趋势作了详细阐述和分析,最后展望了便携式拉曼光谱仪的研究发展方向.     

便携式拉曼光谱仪专利技术概述

对国内涉及便携式拉曼光谱仪的专利申请进行分析,介绍重点申请人及重点专利技术。也对国外主要厂商的相关专利申请进行分析,介绍热点技术及专利布局。     

高分辨宽光谱微型拉曼光谱仪的设计

为了同时满足光谱分辨率、光谱范围、探测器(CCD)上光谱信号覆盖区域要求,提出一种基于Czerny-Turner(CT)结构拉曼光谱仪的综合设计方法,通过Zemax软件采用逐步手动调节光栅倾斜,自动优化聚焦镜、柱面镜以及CCD间倾角和距离的方式,设计出全波段光谱分辨率优于4cm-1,光谱波数范围为80~3 967cm~(-1),光学结构尺寸为90mm×130mm×40mm的微型拉曼光谱仪。     

海洋光学微型光纤拉曼光谱仪在三聚氰胺测量中的应用

1928年印度科学家在实验中发现了拉曼散射,经历80多年的发展。这一能用光谱来表征分子或晶体结构组分信息的光谱技术引起了越来越多人们的重视。在此技术上开发的便携式拉曼光谱仪也成为一种重要的检测手段。具备快速,原位,无损,便携等优点海洋光学的拉曼光纤光谱仪在安检,医药,食品安全,珠宝鉴定等领域具有广泛的应用前景。本文着重阐述了拉曼光谱仪在三聚氰胺检测中的应用和实验对比。     

中阶梯光栅光谱仪的光学设计

为了在更宽波段范围内获得较高的分辨率,实现全谱直读,对中阶梯光栅光谱仪进行了研究。简述了中阶梯光栅及中阶梯光栅光谱仪的基本原理,分析并比较了这种光谱仪与普通平面闪耀光栅光谱仪的区别。利用光学成像原理与消像差理论设计了Czerney-Turner结构形式的中型高分辨率中阶梯光栅光谱仪原理样机的光学系统。该光学系统工作在原子谱线最为密集的200～500nm波长处;为简化计算,在设计中消除了350nm波长的所有像差;光线对中阶梯光栅在准Littrow条件下入射,以获得高衍射效率;使用折反射棱镜作为交叉色散元件来分离重叠的级次,在CCD探测器上获得了二维光谱面。该光学系统有较好的平场特性及点对点成像能力,在整个工作波长分辨率可达到2000～15000,满足设计要求。该仪器可用于原子发射和吸收光谱的研究工作,通过替换不同的探测器及增加外围电路与软件平台,仪器的工作性能可进一步提高。     

紫外-可见光双通道拉曼光谱仪光学设计

紫外拉曼光谱技术具有高强度拉曼散射、无荧光干扰的特点;可见光拉曼光谱技术可实现低波数、高分辨率探测。为兼具两种激发波长的优势,设计了一款对称分布的双Czerny-Turner光路聚焦于一个探测器的双通道拉曼光谱仪。通过元器件的选型和初始结构的计算,在不增加多余元器件的情况下,对弧矢方向像散进行补偿,避免了像面上的能量损失。配合Zemax软件对双通道光谱分别进行建模优化,最终实现了对400~5000 cm^-1（266 nm激发）和50~3500 cm^-1（633 nm激发）两段光谱的同时探测。均方根半径、点列图和调制传递函数等评价指标有效验证了设计的合理性和可行性。结果表明,两套拉曼光谱仪分别可达8 cm^-1和5 cm^-1分辨率,本设计具有高分辨率、低波数、多波长激发、集成化等优势。     

大孔径面视场PG成像光谱仪的光学设计

针对成像光谱仪通过狭缝进行线视场成像时存在的孔径较小、光学透过率较低等问题,研究了一种基于棱镜-光栅型分光结构的大孔径面视场成像光谱仪。该棱镜-光栅成像光谱仪采用表面浮雕型透射光栅,极大地降低了光栅的制作难度与成本。大孔径面视场的成像光谱仪相较于线视场成像光谱仪有较高光学效率和时间效率。但是面视场成像光谱仪的色畸变与谱线弯曲较难校正。本文将前端望远系统与分光系统进行一体化设计,满足远心光路匹配和孔径匹配,较好地校正了面视场光谱成像系统中的谱线弯曲和色畸变。并且通过加入非球面反射镜及校正镜很好的校正了由于大孔径面视场所引入的非对称性离轴像差。结果表明,设计的大孔径面视场PG成像光谱仪光谱波段范围400~1 000nm,光学调制传递函数达到0.65以上,光谱分辨率达2.5nm,全谱段不同视场的谱线弯曲小于5μm,色畸变小于8μm。     

凸面光栅成像光谱仪的研制与应用

考虑传统光栅成像光谱仪受光学畸变的限制难以同时实现大光学孔径和小型化要求,利用全息法设计并制作了凸面光栅,并以该凸面光栅作为核心元件研制了便携式成像光谱仪。该光谱仪以推扫方式进行目标扫描,获取成像光谱数据立方。仪器的光谱分辨率为2.4 nm,光谱谱线弯曲为0.1%,色畸变为0.6%,体积为209 mm×199 mm×110 mm。介绍了仪器的工作原理和结构设计,并进行了实验室检测和室外花卉实际光谱测量。测试结果表明:凸面光栅成像光谱仪的光谱分辨率为2.1 nm,光谱谱线弯曲为0.09%,色畸变为0.6%,均满足设计要求,实际花卉光谱测试亦取得了较为理想的结果。     

凸面光栅Offner结构成像光谱仪的傅里叶分析

用傅里叶光学对凸面光栅Offner结构成像光谱仪的光学系统进行了分析;给出了当探测器的接收面放在负一级光谱像平面上时的光强分布公式,建立了探测器接收面上的光强分布与地面目标的空间信息及光谱信息之间的一一对应关系。在此基础上可以对目标进行直接分析。     

消谱线弯曲长波红外成像光谱仪设计

为了实现遥感目标的长波红外高光谱成像,有效消除平面光栅产生的谱线弯曲,设计了离轴透镜消谱线弯曲长波红外平面光栅成像光谱仪。分别计算了平面光栅和离轴透镜产生的谱线弯曲,分析了谱线弯曲随相关参量的变化关系,并基于此设计了消谱线弯曲的初始结构。通过优化设计得到的光学系统的通光孔径为100mm,F数为2,光谱分辨率为20nm,空间分辨率为150μrad,冷光阑效率为100%,成像质量接近衍射极限,系统谱线弯曲由原有的180μm以上变为14.3μm以内。该项设计获得了具有普适性的消谱线弯曲公式,证明了离轴透镜具备校正谱线弯曲的特殊功能。最后的设计结果表明,在满足系统成像质量要求且不增加系统复杂度的前提下,采用离轴透镜的平面光栅光谱仪的系统谱线弯曲小于探测器像元尺寸的1/2,满足使用要求。     

X射线荧光光谱分析硅铁成分样品制备对分析准确性的影响

以大量数据论述硅铁试样制备过程各环节对X射线荧光光谱分析准确性的影响规律,并制定硅铁试样的制备方法。