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《中国计量科学研究院》 2006年
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AOTF红外光谱检测仪的研制

王洁  
【摘要】:红外光谱分析技术作为“绿色检测技术”的代表,具有高效、快速、成本低、无损伤和绿色环保等优点,广泛应用于石油化工、农业、医药临床和生化等领域。现实生活中室内空气的检测、汽车尾气的含量、烟道气体排放等实际问题需要对气体的成分和含量进行实时分析,本论文研究并设计了一台新型红外光谱检测仪。该仪器以最新的声光技术结晶——声光可调谐滤光器AOTF(Acoustic-Optic Tunable Filter)为色散元件,选用工作波长范围2um—4um(5000cm~(-1)—2500cm~(-1))。AOTF红外光谱检测仪以它重量轻、无需机械运动部件、适合现场应用等优点成为这一领域的佼佼者。 本文概述了AOTF的工作原理,对其性能指标进行了详尽的理论分析以及实验测试,获得以下几个较为重要的结论以指导实际的应用:1、入射角应尽量符合动量匹配原则以获得最佳衍射效率;2、入射光的光束角必须小于AOTF的角孔径要求;3、采用线偏振光入射将大大提高AOTF的衍射效率。在系统的光学结构设计中遵循以上几个原则,对发射系统、分光光路、接收系统的光学设计做了详细的介绍。采用单光路双探测器设计,大大减弱了光源波动、光路干扰的影响,对测量信号进行互相关检测,提高了微弱信号检测的信噪比。以标准样品聚苯乙烯薄膜,对红外光谱检测系统进行波长校正,校正后波长的准确度达到±0.5cm~(-1),系统的稳定性可达到0.8%。利用AOTF红外光谱检测仪分别对苯、异丙醇气体进行光谱测试,扫得谱图的吸收峰位置与傅立叶光谱仪的结果基本一致,分辨率水平还有待于进一步提高。对异丙醇气体作了初步的定量分析实验,直线拟和的相关系数达到0.9824。 本课题开展AOTF红外光谱检测仪的理论研究、结构设计与实验分析,完成了一套实验装置,为有毒气体检测仪的实际应用打下了基础,对于降低检测人员的工作量,提高检测效率,实现现场检测具有重要的现实意义。该研究中几个有价值的结论为AOTF的应用提供了理论和技术支撑,获得了预期良好的效果。
【学位授予单位】:中国计量科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TH744.1

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