FPcA-Ⅱ型太赫兹时域光谱仪设计及应用

摘要

近年来,太赫兹技术在世界范围内获得了广泛的关注。由于太赫兹波在电磁波谱中所处的特殊位置,使得太赫兹具有了其他波段所不具备的特殊性质。特别是在进入21世纪后,太赫兹仪器产品的受到了世界范围内各重大仪器生产制造商的重点关注,各种太赫兹仪器应运而生。鉴于当今的形式,需要极力完成太赫兹仪器的国产化、应用化。本文旨在以天津大学太赫兹中心现有的太赫兹时域光谱系统为基础,为了达到将实验室设备搬到实际现场中应用这一目的,对太赫兹时域光谱系统进行了实用化设计。同时,结合用户的使用需求,利用太赫兹波对水的强吸收性,应用于中药水含量的太赫兹检测,并对检测过程产生的误差进行了补偿。这也是该光谱仪的重大特色,即将实验室的太赫兹系统,切实地与生产实际相结合,开拓了太赫兹光谱仪技术应用于中药生产过程的检测,培育了太赫兹仪器的一个新应用方向。论文主要内容有:
　　1.介绍了国外先进的太赫兹仪器厂商如美国Picometrix、英国Teraview等公司制造的太赫兹仪器,借鉴国外先进的设计理念指导我们进行太赫兹仪器的设计。
　　2.主要对FPcA-Ⅱ型THz-TDS光谱仪进行了仪器化设计。FPcA-Ⅱ型光谱仪应用于现场的水含量检测。因此仪器设计为落地式。同时考虑到太赫兹传输部分与电气部分分开为设计原则,整机为双层结构将传输部分与电气部分互相隔离分别放置于两个箱体中。上层箱体放置太赫兹传输系统;下层箱体为放置电气设备的电气层。在太赫兹时域光谱仪的研制中始终围绕着仪器的密封性、抗震性、散热性及抗电磁干扰等四大指标进行设计,特别针对太赫兹的强吸水性尤为考虑了仪器的密封特性,以及仪器整体的人性化设计。最终完成了FPcA-Ⅱ型THz-TDS光谱仪的设计。
　　3.与用户相结合,同时鉴于太赫兹较强的水敏感特性,进行了太赫兹中药的含水量检测。通过改变太赫兹波传输环境中的湿度条件,获得不同湿度下的太赫兹信号,并且针对1.66THz下不同湿度湿气的吸收系数进行了线性拟合。与仪器的实用化相结合,通过实验得到环境湿度对太赫兹检测的影响,初步研究了太赫兹湿度补偿系统。最后,对含水量不同的中药药片以及中药浸膏样品进行太赫兹检测,得出相应的结论,证明太赫兹可以有效的区分中药产品中水含量的不同。

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第一章 绪 论

1.1 太赫兹波科学技术简介

1.2 国内外太赫兹仪器发展现状

1.3太赫兹波对水分的强吸收特征

1.4本文的主要工作

第二章 FPcA-Ⅱ型太赫兹时域光谱仪机械设计

2.1 实验室太赫兹时域光谱系

2.2 太赫兹波传输系统集成

2.3 FPcA-Ⅱ型THz-TDS光谱仪机械结构设计

2.4 本章小结

第三章FPcA-II型太赫兹时域光谱仪可靠性设计

3.1 仪器密封性

3.2 仪器抗震性

3.3 仪器散热性

3.4 仪器防电磁性

3.5 仪器人性化设计

3.6 本章小结

第四章 中药样品含水量的太赫兹监测

4.1 水气对太赫兹波检测的影响

4.2 环境湿度影响的误差补偿

4.3 中药含水量检测

4.4 本章小结

第五章 太赫兹SP传感器区分己烷同分异构化合物

5.1 太赫兹SP传感技术

5.2 太赫兹SP传感器区分己烷同分异构化合物

5.3 太赫兹SP传感器区分己烷混合物比例

5.3 本章总结

第六章 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 展望

参考文献

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