磁圆二色性光谱仪设计

摘要

本文主要介绍磁圆二色性谱仪的研制。左旋圆偏振光与右旋偏振光通过样品时，样品对这两种光的吸收不同，CD（circular dichroism）光谱就是基于测量这个差值绘制出来的图谱。假如光学各向异性物质在某一波长有吸收，那将在该时对L光和R光有不同的吸收，如该物质的吸光率是A，由于不对称分子组成的物质是光学各向异性的，即L与R两束圆偏振光在这类物质中的传播速度不相等，而对L光和R光的吸光率是AL和AR，AL和AR的差△A-AL-AR，称为圆二色性。磁圆二色性MCD（magnetic circular dichroism）是与磁场相关的圆二色性，取决于外界磁场的方向和分子内部电荷的方向，而与其是怎样分布的没有关系。手性分子结构并不是磁圆二色性所必需的。由于符合一些特殊测量要求的磁圆二色性谱仪不多，而磁性半导体的磁性起源问题一直是困扰学术界的科学问题，磁圆二色性的测量结果是目前最值得信赖的实验判据之一。本组实验室所设计的谱仪不仅可以用于测量一般材料的吸收二色性能谱，还可以进行磁圆二色性的测量。另外，该谱仪的研制也是本人所在课题组与磁性半导体相关的三个课题（两个重大项目子课题，一个重点项目）的内容之一。因此，磁圆二色性的研制成功对于课题组的后续科研具有重要的价值。经过本组人员的共同努力，攻克了大部分难关，仪器研制已经到达收尾阶段，马上可以进入应用阶段。 本文分为四部分， 第一部分：磁圆二色性理论，从磁光效应出发，主要介绍磁圆二色性的相关理论； 第二部分：磁圆二色性光谱测量原理，主要介绍磁圆二色光谱仪的设计原理； 第三部分：本组自主搭建的磁圆二色性，主要介绍本组搭建测量仪所用各个元件，及其相关参数和调制； 第四部分：本组自行搭建仪器的测量数据，主要介绍标准样品樟脑磺酸氨以及四氧化三铁样品所测量的磁圆二色性光谱信号。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分：磁圆二色性理论

1.1磁光效应

1.1.1.经典电磁解释

1.1.2 Maxwell的磁致旋光理论

1.1.3.Rowland的磁致旋光理论

1.2磁圆二色性效应

1.3磁圆二色性

第二部分：磁圆二色性光谱测量原理

2.1磁圆二色性光谱仪结构

2.2吸收谱和MCD的测量原理

2.3磁圆二色性光谱仪数据采集和噪声

第三部分：本组自主搭建的磁圆二色性光谱测量系统

3.1实验设备框架

3.2光路部分

3.2.1光源

3.2.2氙灯的调整及安全事项

3.2.3光谱单色仪

3.2.4光弹调制器

3.3样品室部分

3.4数据采集及处理系统

3.4.1光电倍增管及暗室

3.4.2锁相放大器

3.4.3计算机

第四部分：本组自行搭建仪器的测量数据

4.1标准样品

4.2 Fe3O4

总 结

参考文献

致 谢

附 录