激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（LIBS）作為一種新興的原子光譜分析技術(shù),擁有快速、多元素同時(shí)測(cè)量、原位檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于土壤重金屬檢測(cè)等領(lǐng)域中。作為LIBS系統(tǒng)的核心組成部分——中階梯光譜儀,它的性能好壞決定著LIBS的光譜檢出限和檢測(cè)精度。本文針對(duì)LIBS在土壤重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用需求,設(shè)計(jì)一種寬波段、高分辨率的小型中階梯光譜儀,利用zemax軟件實(shí)現(xiàn)光譜儀的光學(xué)設(shè)計(jì),評(píng)價(jià)光譜儀的成像質(zhì)量,完成中階梯光譜儀樣機(jī)的研制。論文的主要研究內(nèi)容如下:1.從中階梯光譜儀的基本理論出發(fā),分析中階梯光柵的原理特性,介紹中階梯光譜儀的系統(tǒng)組成,分析中階梯光譜儀不同于普通光譜儀的特點(diǎn)。2.重點(diǎn)研究中階梯光譜儀的光學(xué)設(shè)計(jì)方法,從光路設(shè)計(jì)和元件參數(shù)關(guān)系兩方面進(jìn)行研究。提出李特洛（Littrow）光路和切爾尼-特納（Czerny-Turener）光路相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法,建立光學(xué)元件參數(shù)與光譜儀光譜范圍和光譜分辨能力之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型,分析光學(xué)元件之間的尺寸關(guān)系。Zemax仿真實(shí)現(xiàn)中階梯光譜儀光學(xué)設(shè)計(jì)。3.為保證光譜儀在光譜范圍內(nèi)擁有高的光譜分辨能力,對(duì)中階梯光譜儀的像差進(jìn)行研究,分別提出球差、彗差和像散的矯正方法。... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 相關(guān)技術(shù)概述
        1.2.1 LIBS技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 LIBS技術(shù)對(duì)光譜分光系統(tǒng)的要求
        1.2.3 中階梯光譜儀研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排
    1.4 本章小結(jié)
第二章 中階梯光譜儀的基礎(chǔ)理論
    2.1 中階梯光柵的特性
    2.2 中階梯光譜儀的系統(tǒng)組成
        2.2.1 光源系統(tǒng)
        2.2.2 準(zhǔn)直系統(tǒng)
        2.2.3 色散系統(tǒng)
        2.2.4 聚焦系統(tǒng)
        2.2.5 檢測(cè)記錄和顯示系統(tǒng)
    2.3 中階梯光譜儀原理及特性
        2.3.1 中階梯光譜儀原理
        2.3.2 光譜重疊與交叉色散
        2.3.3 狹縫像傾斜
        2.3.4 中階梯光譜儀的能量傳輸效率
        2.3.5 中階梯光譜儀光譜分辨能力
    2.4 本章小結(jié)
第三章 中階梯光譜儀光學(xué)設(shè)計(jì)
    3.1 中階梯光譜儀的光路設(shè)計(jì)
        3.1.1 幾種光路結(jié)構(gòu)介紹
        3.1.2 Littrow與Czerny-Turner結(jié)合光路設(shè)計(jì)
    3.2 元件參數(shù)與儀器性能參數(shù)關(guān)系建立
        3.2.1 元件參數(shù)與儀器光譜范圍關(guān)系
        3.2.2 元件參數(shù)與儀器光譜分辨能力關(guān)系
        3.2.3 元件尺寸關(guān)系
    3.3 中階梯光譜儀設(shè)計(jì)實(shí)例
        3.3.1 儀器整體方案設(shè)計(jì)
        3.3.2 儀器元件參數(shù)的確定
        3.3.3 光學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 中階梯光譜儀優(yōu)化設(shè)計(jì)和成像質(zhì)量評(píng)價(jià)
    4.1 像差理論
    4.2 光學(xué)系統(tǒng)的像差分析和矯正
        4.2.1 球差的矯正
        4.2.2 彗差的矯正
        4.2.3 像散的矯正
    4.3 中階梯光譜儀優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案
        4.3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果
    4.4 成像質(zhì)量評(píng)價(jià)
        4.4.1 點(diǎn)列圖
        4.4.2 像差特性曲線
        4.4.3 能量分布曲線
    4.5 本章小結(jié)
第五章 中階梯光譜儀樣機(jī)研制與性能測(cè)試
    5.1 中階梯光譜儀樣機(jī)研制
        5.1.1 光學(xué)元件固定件設(shè)計(jì)
        5.1.2 樣機(jī)整體設(shè)計(jì)
    5.2 中階梯光譜儀樣機(jī)性能測(cè)試
        5.2.1 樣機(jī)測(cè)試條件
        5.2.2 測(cè)試結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]二維全譜高分辨中階梯光譜儀光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 張瑜峰,武建芬,朱青松,杜輝,王宇,王泰升.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(04)
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[7]中階梯光柵的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 謝品,倪爭(zhēng)技,黃元申,張大偉,張永康.  激光雜志. 2009(02)
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[10]位相光柵色散特性的矢量衍射理論分析[J]. 巴音賀希格,齊向東,唐玉國.  物理學(xué)報(bào). 2003(05)

博士論文
[1]寬波段葉階梯光柵光譜儀設(shè)計(jì)與標(biāo)定方法研究[D]. 陳少杰.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2013

碩士論文
[1]多通道快速光譜解析系統(tǒng)[D]. 沈杭城.浙江大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3186364