便携式拉曼光谱仪关键技术研究

便携式拉曼光谱仪关键技术研究

作者:师大云端图书馆 时间:2018-10-24 分类:参考文献 喜欢:1638
师大云端图书馆

【摘要】拉曼光的强度很弱,一般只有入射光的10-6到10-12倍。所以一般我们都需要对拉曼光进行光谱增强,基于表面增强拉曼光谱(SHINERS)方法,能够显著增强拉曼光谱信号,以这项新技术为基础研制的便携式拉曼光谱仪将在各个领域得到广泛运用。传统的拉曼光谱仪由于质量重,体积大,常被用作室内检测,基于SHINERS技术的便携式拉曼光谱仪的研发一方面是为了满足手持式操作和实时方便检测,另一方面,便携式小型化设备的开发,更便于SHINERS技术的普及。在基于SHINERS技术的便携式拉曼光谱仪中,激光的光源必须要足够的稳定,且能够输出功率稳定的单色窄波带激光。在激光器对外输出激光时,细小的温度变化,就会造成波长的大幅度漂移,激发光功率的稳定性就会受到很大影响,所以激光器的工作温度必须严格控制。为了保证所用激光器输出电流和输出功率的稳定性,本文采用WavelengthElectronics公司的Wld3343激光器恒流驱动芯片和单片机P89LPC935来实现LML-785.OBF-XX激光二极管的驱动。采用该方案,不仅能实现光谱仪体积小、输出驱动电流恒定的目的,同时可实现慢启动、过流保护、过压保护等功能,且能够在外控下实现激光器电流连续可调,以满足系统高功率输出要求。系统采用Max1968芯片实现对激光器温度的精确控制。采用该方案,可满足设备小型化需求。在温度控制方面,传统PID算法积分截断效应大,容易引起静差.常见的PID算法包括增量式和位置式,位置式每次输出均与当前位置有关,而且是全量输出,所以一般采用增量式PID。本课题中系统的TEC温度精确控制采用变速积分增量式数字PID算法,实验结果表明采用该方案,激光器的输出功率比其他方案更稳定,可靠,峰值功率也更大,激光器温度漂移可精确控制在±0.1℃,系统体积也更小,采用该激光设备,结合SHINERS技术和光谱仪设备进行实验,可获得理想的拉曼光谱。数据采集设备CCD随工作温度的增加很容易产生热噪声,通常为了抑制暗电流噪声,应当使CCD工作在低温下,但是CCD中电荷转移效率会随着温度降低而下降。因此,为了使CCD获得较高的工作效率,需要严格控制CCD的温度。使CCD工作在最佳的温度。本文采用以Max1968为核心的制冷电路,对CCD实现精确温度控制。数据采集和处理模块,本文采用基于S3C6410嵌入式平台的光谱软件实现光谱曲线的绘制、处理和数据的保存等功能,光谱数据通过USB芯片FT245R读入,光谱软件是基于wince6.0采用C#软件编写,经测试,可以完美绘制光谱曲线图。论文结尾对全文工作进行总结,并针对基于SHINERS技术的便携式拉曼光谱仪未来的市场领域进行了远瞻。
【作者】崔永胜;
【导师】严惠民;倪旭翔;张秀达;
【作者基本信息】浙江大学,光学工程,2014,硕士
【关键词】SHINERS;便携式拉曼光谱仪;高功率激光器;可变积分数字PID算法;CCD制冷;光谱采集软件;C#;

【参考文献】
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