紫外-可见宽光谱探测技术及光源研究

摘要

近年来分光光度计系统向微小型化方向发展，亟待解决提高硅基探测器紫外响应效率和宽光谱光源集成化的问题，为此本文对紫外-可见宽光谱探测技术及光源在微小型化分光光度计中的应用进行了研究，其对分光光度计性能的提高具有重要意义。
　　在分析国内外实现宽光谱探测和光源技术的研究现状基础上，针对限制其工作光谱范围的探测器和光源，分析了微型分光光度计中存在的问题。
　　在宽光谱探测研究方面，讨论了硅基CCD探测器紫外增强薄膜实现宽光谱探测的原理，提出了薄膜在不影响光谱分析系统的分辨率情况下，达到紫外增强效果所应满足的条件。分析了旋涂法制备薄膜的工艺参数与薄膜特性参数之间的关系，作为薄膜优化的理论根据。
　　提出了一种旋涂法制备紫外增强薄膜的工艺流程，通过对成膜效果、透过率光谱、汞灯特征谱线、表面面型、薄膜厚度测试结果的理论分析，优化了薄膜制备工艺参数，最终选择颜料黄101为荧光物质，PDMS（聚二甲基硅氧烷）为旋涂溶剂，荧光物质与旋涂溶剂的质量比为7%，以旋涂转速2500-3000rpm旋涂法制备了一种紫外增强薄膜，通过测试，该薄膜使得探测器在313nm紫外波长处探测响应灵敏度提高了1.6倍左右，进一步分析特征光谱的半波带宽，探测器的光谱分辨率没有明显下降。
　　在宽光谱光源研究方面，设计了一种基于中心带有通孔的离轴抛物面反射镜的氘钨组合宽光谱光源的结构，并对结构进行仿真，得出了系统的能量利用率。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1研究的目的意义

1.2宽光谱探测技术的研究现状

1.2.1光电探测器

1.2.2硅基探测器紫外增强薄膜

1.3宽光谱光源的研究现状

1.4论文的主要工作

第二章 硅基探测器紫外增强薄膜的研究

2.1薄膜实现紫外增强的原理

2.1.1光的吸收

2.1.2荧光的产生

2.1.3光的散射

2.2薄膜实现紫外增强应满足的条件

2.3薄膜性能和旋涂工艺参数优化原理

2.3.1旋涂法及其工艺参数

2.3.2荧光物质的发射光谱与探测器响应光谱的匹配

2.3.3旋涂胶体溶剂的选择

2.3.4薄膜厚度与旋涂转速

2.3.5荧光强度与荧光物质的浓度

第三章 硅基探测器紫外增强薄膜的制备、检测和优化

3.1薄膜制备过程

3.2薄膜特性检测

3.3紫外增强薄膜的优化

3.3.1旋涂溶剂的优化

3.3.2旋涂转速的优化

3.3.3荧光物质与旋涂溶剂质量比的优化

第四章 基于离轴抛物面的宽光谱光源

4.1宽光谱光源的结构

4.1.1反射镜

4.1.2基于中心带有通孔的离轴抛物面反射镜光源结构

4.2光源输出能量分布均匀性和能量传输效率的分析

4.2.2光能传输效率

第五章 结论和展望

5.1结论

5.2取得的主要创新性成果

5.3展望

致谢

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

参考文献