| 【中文题名】 | 光纤拉曼光谱仪的设计与改进 |
| 【英文题名】 | Design and Improvement of the Fiber Raman Spectrometer |
| 【学科专业】 | 光学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2005-8-26 |
| 【中关键词】 | 液芯光纤谱仪,拉曼光谱,光子计数器,微弱信号检测,, |
| 【英关键词】 | Raman spectrometer of Liquid-core fiber,Raman spectrum,Photon counter,Weak signal detecting, |
| 【分类导航】 | 工业技术>机械、仪表工业>仪器、仪表>光学仪器>物理光学仪器>光谱仪器 |
| 【论文摘要】 | 分子光谱学是研究分子结构、分子成分不可缺少一门的重要工具。激光拉曼光谱仪是光谱分析领域非常重要的一种大型仪器。该仪器非常昂贵,一般进口的拉曼光谱仪售价高达10 万美元以上,因此一定程度上限制了它的应用。论文介绍了一种新型JPI-1 型光纤拉曼光谱仪的结构和设计方法,该谱仪采用了液芯光纤技术和光子计数检测技术,可大幅提高灵敏度,降低成本。其灵敏度可达到普通进口拉曼谱仪的水平,在我们的实际应用中取得了比较好的效果。
液芯光纤技术可以提高拉曼光谱强度103倍,甚至可达104倍,此技术的采用是JPI-1 光谱仪得以研制成功的重要保障。光子计数是一种非常灵敏的检测技术,可用于10-14W 以及更微弱光信号的检测中,理论上可达到单光子检测极限。液芯光纤技术结合光子计数检测技术,使高灵敏度,低成本的激光拉曼光谱仪的研制成为可能。我们设计了适合于液芯光纤和光子计数器的光路系统,信号接收和处理系统,成功地研制出了JPI-I型拉曼谱仪。
本论文介绍了液芯光纤谱仪的设计方法,研究内容包括光路系统部分、信号接收和处理部分和程序控制部分。其中信号 |
| 【论文题纲】 |
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第一章 引言 |
9-13 |
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1.1 拉曼光谱及其光谱仪的广泛应用前景 |
9-10 |
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1.2 本文选题的背景和意义 |
10-11 |
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1.3 本文的研究内容 |
11-13 |
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第二章 拉曼光谱仪简介 |
13-21 |
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第一节 拉曼光谱基本原理 |
13-17 |
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1.1 喇曼效应 |
13-14 |
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1.2 喇曼光谱基本原理 |
14-17 |
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第二节 拉曼光谱仪的历史及分类 |
17-19 |
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2.1 拉曼光谱仪的历史 |
17 |
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2.2 拉曼光谱仪的分类 |
17-19 |
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2.2.1 色散型激光拉曼光谱仪 |
17-18 |
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2.2.2 傅立叶变换拉曼光谱仪(FTRaman) |
18-19 |
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第三节 我们研制的光谱仪结构 |
19-21 |
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第三章 设计思路 |
21-25 |
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第一节 几种弱信号检测方法对比 |
21-22 |
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第二节 设计技术路线及其光谱仪总体框架 |
22-25 |
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2.1 设计指标 |
22-23 |
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2.2 设计技术路线 |
23 |
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2.3 光谱仪总体框架 |
23-25 |
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第四章 光路部分 |
25-30 |
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第一节 光源 |
25 |
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第二节 高放大率光纤样品室前置光路系统 |
25-28 |
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第三节 分光单元及其驱动系统 |
28-30 |
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第五章 光电转换系统 |
30-37 |
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第一节 光电转换简要分析 |
30-33 |
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第二节 光电倍增管的附属电路 |
33-35 |
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第三节 光电倍增管致冷系统 |
35-37 |
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第六章 核心检测电路 |
37-59 |
|
第一节 电路通频带宽确定 |
37-41 |
|
1.1 反斯托克斯线的动态范围 |
37-38 |
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(确定放大器的下限截止频率) |
37-38 |
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1.2 脉冲信号频谱分析(傅立叶变换) |
38-41 |
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(确定放大器的上限截止频率) |
38-41 |
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第二节 负载电阻与信噪比分析 |
41-44 |
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2.1 对频率响应的分析 |
41-43 |
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2.2 对信噪比的分析 |
43-44 |
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第三节 放大器参数设计 |
44-59 |
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3.1 放大器的研制 |
44-45 |
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3.2 输入级组态选择 |
45 |
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3.3 静态工作点确定 |
45-47 |
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3.4 偏置 |
47 |
|
3.5 增加带宽措施(组合电路,频率补偿。负反馈) |
47-50 |
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3.6 滤波 |
50 |
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3.7 电路图和电路原理分析 |
50-54 |
|
3.8 元件选择 |
54-55 |
|
3.9 接地方案 |
55 |
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3.10 几种干扰的解决 |
55-57 |
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3.10.1 自激 |
55-56 |
|
3.10.2 共模干扰 |
56-57 |
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3.11 调试 |
57-59 |
|
第七章 计算机控制及数据采集系统 |
59-71 |
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第一节 计数器 |
59 |
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第二节 计算机控制及数据采集系统 |
59-65 |
|
第三节 操作规程 |
65-66 |
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第四节 拉曼光谱实验应注意的几个问题 |
66-71 |
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论文总结 |
71-74 |
|
参考文献 |
74-76 |
|
致谢 |
76-77 |
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中文摘要 |
77-80 |
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ABSTRACT |
80-84 |
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导师及作者简介 |
84 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.94817 |
