阵列CCD单色仪的研制

摘要

实际中我们会经常运用光谱进行物质种类的鉴别、确定物质的化学成分及其含量等，因为光谱分析有着自身巨大的优势，对于一些研究目标不能损伤它，或者不能直接接触，使用别的仪器和方法难以完成，这时我们可以尝试用光谱的方法去解决。
　　 光学分析仪器中单色仪在实际中有着重要的应用。原子内部电子运动产生了光波，内部电子运动随着物质种类的差异也不一样，从而产生不同的光波。单色仪能够把复色光分离，产生单色光谱，也能通过吸收光谱来做光谱分析和测量，所以单色仪广泛应用在科学研究和教学领域。传统的单色仪体积比较大、系统结构复杂，每次只能进行一次波长的测量，而且不能适应瞬态全过程分析的要求。在进行波长调节时，需要非常精密的光谱正弦扫描机构，其装置操作不便，而且容易损坏。
　　 本文综合考虑平场全息凹面光栅、MPS-CCDDriver图像采集模块和可编程智能TFTLCD模组的优势后，在此基础上提出了一个设计方案，本方案采用平场全息凹面光栅作为分光元件来进行光波的分离，平场全息凹面光栅兼有聚焦和分光的作用，还能进行像差校正，而且它的光谱图像面是一个平面。分光部分减去了大量的光学器件，使系统结构大大精简。MPS-CCDDriver图像采集模块内部集成了线阵CCD传感器、驱动采集单元和SPI总线通信接口，使用时，不需要再进行信号采集部分的硬件电路设计，大大降低了系统设计的难度。可编程智能TFTLCD模组包含了TFTLCD相关的驱动和背光电路，模组采用的是大器智能TFTLCD图形控制卡，采用的是三线串口通讯接口，控制简单且灵活。
　　 论文已经完成了光路的调试与单片机控制程序的编写，并进行了MPS-CCDDriver图像采集模块和可编程智能TFTLCD模组的调试工作，然后把两者结合并完成调试。最后把各个模块结合在一起并做成整机，并进行了定标。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 阵列CCD单色仪的研究背景

1．3 单色仪的发展现状

1．4 本论文研究意义及主要研究的内容

2 阵列CCD单色仪的设计

2．1 单色仪工作原理

2．1．1 传统光栅单色仪基本构造介绍

2．2 阵列CCD单色仪工作原理

2．3 阵列CCD单色仪的基本结构

2．3．1 系统光源——溴钨灯

2．3．2 样品池

2．3．3 狭缝

2．3．4 分光系统的核心部件——平场全息凹面光栅

2．3．5 CCD的特性分析

2．3．6 主控制器(Atmega128单片机)

2．3．7 可编程智能TFT LCD模组

3 单色仪的系统构建和光路调整

3．1 阵列CCD单色仪系统的构建

3．2 电源电路设计

3．3 主控制器部分电路

3．4 与触屏及CCD连接部分电路

3．5 光路的调整

4 定标与实验结果分析

4．1 应用程序编写

4．2 光波长标定实验原理

4．3 光波长定标实验结果及其分析

4．4 实验结果分析

5 总结和展望

总结

展望

参考文献

附录：实验过程中的代码

致谢

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