光栅光谱仪实验二次开发的研究.doc

摘要：针对于微型近红外光谱仪可以采用光学原理，无损地对物质的成分和含量进行定量分析，且其体积小、能耗低、生产成本低以及便于野外现场勘测和二次开发，但是要在保持光谱仪器光学性能的同时，减小其物理尺寸，使光谱仪器小型化的问题，采用物理实验以及大量阅读参考文献进行讨论研究的方法，最终得到光谱仪器是可以通过改进Czerny–Turner传统光谱仪的设计，改变系统的出入口狭缝和光栅的位置以及光路的设计，并且再加上MEMS技术，最终通过特殊的制造工艺，如批量加工或者复制技术来实现大批量生产的结果，结果表明微型近红外光谱仪仍然具有极大的发展空间，为了确保检测到更加微弱的光谱特征，需要更好的信噪比和更加精确的基线校准，这包括软件和硬件方面的改进，除了改善信号质量，电子产品还可以通过使用具有最小所需电路的专用集成电路来进一步减小体积尺寸。

关键词：光栅光谱仪；微型化；MEMS技术；Czerny–Turner

目录

摘要

Abstract

1  绪论-1

-1.1  研究背景-1

-1.2  微型近红外光谱仪的应用与发展趋势-1

-1.3  中分辨率成像光谱仪的应用与发展趋势-3

-1.4  论文的组织结构-3

2  光栅光谱仪设计的理论基础-5

-2.1  光谱与物质结构的关系-5

-2.2  光栅的衍射特性-5

-2.3  用线形内插法求待测波长-7

-2.4  CCD的工作原理-7

3  基于CCD光栅光谱仪测量波长实验-8

-3.1  实验器材-8

-3.2  具体实验步骤-9

-3.2.1  观察光栅的衍射现象-9

-3.2.2  测量未知光谱的波长-10

-3.3  实验现象与数据-11

-3.4  实验总结-11

4  用于近红外的微型化扫描光栅光谱仪-13

-4.1  研制背景和目的-13

-4.2  设计要求-13

-4.3  微机电系统设备-15

-4.4  微型MEMS光谱仪设计-16

-4.4.1  一阶布局-16

-4.4.2  优化设计-19

-4.5  光谱仪的实现-21

5  结论与展望-23

-5.1  结论-23

-5.2  展望-23

致谢-24

参考文献-25

附录  -28