用于远程探测的空间外差拉曼光谱技术研究 被引量：10

1

作者 胡广骁 熊伟 +4 位作者 罗海燕 施海亮 李志伟 沈静 方雪静 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3951-3957,共7页

空间外差拉曼光谱技术是一种新型拉曼光谱探测技术,具有光通量大、高分辨率、无移动部件等技术优势,非常适用于行星探测任务中,对行星表面的矿物及有机物进行分析,探寻可能存在的生命标志物。作者将这一技术运用于远程拉曼光谱探测中,... 空间外差拉曼光谱技术是一种新型拉曼光谱探测技术,具有光通量大、高分辨率、无移动部件等技术优势,非常适用于行星探测任务中,对行星表面的矿物及有机物进行分析,探寻可能存在的生命标志物。作者将这一技术运用于远程拉曼光谱探测中,对远程空间外差拉曼光谱仪的光谱分辨率、光谱范围及信噪比等主要特性进行了分析与实验验证。文章对远程空间外差拉曼光谱探测的基本原理进行了简述,设计搭建了一套实验平台,并进行了定标,验证了其性能参数。在此基础上,获取了10m处部分无机固体样品、有机样品及天然矿物的拉曼散射信号,对系统信噪比进行了估计。由于装调精度不高、光学器件缺陷等原因,系统远非理想。但测试结果表明,对于大部分样品的主要拉曼散射峰,系统信噪比优于5,基本可以满足清楚分辨典型拉曼谱峰的要求,依然可以证明这一技术的可行性。空间外差拉曼光谱技术可以弥补色散型光栅光谱仪与傅里叶变换型光栅光谱仪的主要技术缺陷,在行星表面物质探测与分析领域具有较大的应用前景。作者对于这一技术的研究一定程度上证明了空间外差拉曼光谱技术在远程探测方面的潜力,可为远程空间外差拉曼光谱仪的工程实现提供参考。 展开更多

关键词 空间外差拉曼光谱技术 远程探测 高光谱 干涉 傅里叶变换

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基于空间外差光谱技术的气体压力测量研究

2

作者 张亚飞 董猛 +4 位作者 韩斌 赵珩翔 贾文杰 吴翔民 成永军 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第6期1680-1686,共7页

随着传统计量标准的量子化转变,基于光学方法的量子真空计量技术得到发展。结合基于光学干涉法的量子真空计量技术与空间外差干涉光谱技术,提出了一种新的利用折射率测量气体压力的方法。将空间外差干涉仪两臂通路设置为可抽放气的封闭... 随着传统计量标准的量子化转变,基于光学方法的量子真空计量技术得到发展。结合基于光学干涉法的量子真空计量技术与空间外差干涉光谱技术,提出了一种新的利用折射率测量气体压力的方法。将空间外差干涉仪两臂通路设置为可抽放气的封闭腔室,腔室内气体压力变化时,气体的折射率随之改变,折射率变化改变了光线在两臂的传播光程,造成干涉条纹空间频率、相位等特征的变化,可从中反演气体压力。首先基于折射率对光栅衍射角的影响分析,计算光程差得到了含折射率的空间外差干涉条纹理论表达式,通过理论分析可得,折射率变化带来干涉仪Littrow波长参数的漂移,以此造成条纹空间频率和相位的变化;然后基于该理论表达式进行了数值仿真,当气压从0 ATM变化至1 ATM时,采样条纹周期和相位的最大变化量分别为6.21周期和19.50 rad;又以相同参数建立光学模型进行了光线追迹仿真,并对仿真干涉图以相同的傅里叶方法反演,反演结果中条纹周期数和相位在相同气压变化下的变化与数值仿真非常接近,相差仅为5.6×10^(-3)周期和0.0148 rad,验证了本文提出的含折射率影响的空间外差干涉条纹的理论表达,说明了基于此理论进行折射率反演进而计算气体压力的可行性;最后讨论了改变Littrow波长和增加光程差扫描范围两种进一步提升相位响应灵敏度的方法,并进行了改变光栅衍射级次和增加光程差偏置量的仿真,仿真中相比一级衍射改变级次可以得到衍射级次倍的提升,相比对称结构增加1 mm的偏置量也提升了27.65%的相位响应,证明了经过优化设计后可以进一步提升利用空间外差干涉仪进行气体压力测量的可行性。 展开更多

关键词 空间外差光谱技术 真空计量 折射率

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采用小波变换的空间外差干涉图误差分析方法 被引量：4

3

作者 王方原 李晓静 +2 位作者 叶松 李树 王新强 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期8-14,共7页

空间外差光谱技术(SHS)是一种应用于微弱物质探测、行星勘探以及大气遥感等领域的超光谱分析技术。受实验环境复杂及被测目标信号微弱等因素的影响,空间外差光谱仪的测量结果易出现干涉条纹倾斜、干涉图有斑点噪声等情况,从而最终影响... 空间外差光谱技术(SHS)是一种应用于微弱物质探测、行星勘探以及大气遥感等领域的超光谱分析技术。受实验环境复杂及被测目标信号微弱等因素的影响,空间外差光谱仪的测量结果易出现干涉条纹倾斜、干涉图有斑点噪声等情况,从而最终影响测量光谱的精度。为了尝试解决这些问题,提出了基于小波变换的干涉图误差分析方法,对干涉图的斑点噪声水平和条纹倾斜误差进行有效的评价,从而为后续误差校正提供理论基础。首先对无误差的钾灯仿真干涉图加入不同标准差的高斯噪声,利用小波分解提取复小波系数,采用三种噪声估计法对干涉图数据进行计算,结果表明空域相关小波变换法噪声估计结果与真实值偏差最小,而Donoho估计法在修正截距后与真实值具有更好的吻合度。随后采用Db2小波对噪声水平不同的仿真钾灯干涉图进行一层小波分解并提取水平、对角及垂直三个方向的细节系数,采用Donoho估计法对干涉图进行二维噪声分析,有效表征了三幅干涉图各方向上的噪声水平特征。最后对仿真连续光干涉图进行小波分解并提取系数分析,研究了干涉条纹倾斜角度与小波分解系数的关系。研究结果表明,三个方向的小波细节系数估值变化分别在分解到不同层数时具有相似的变化规律:小波细节系数估值与条纹倾斜方向和小波细节系数的所属方向的夹角成反比,条纹倾斜方向与该小波细节系数的方向夹角越小,估值越大,反之则越小,且水平方向分解到第一层、对角方向分解到第二层、垂直方向分解到第三层符合变化规律。该研究是利用小波分解进行空间外差光谱误差分析的有益尝试,也为后续干涉图条纹倾斜误差的校正提供了一种新途径。 展开更多

关键词 空间外差光谱技术 噪声标准差估计 干涉图 小波变换

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空间外差光谱技术实验研究 被引量：17

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作者 叶松 方勇华 +2 位作者 洪津 乔延利 熊伟 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期84-88,共5页

空间外差光谱技术是一种可实现超光谱分辨率的新型光谱分析技术,该技术综合光栅与FTS技术于一体。介绍了空间外差光谱仪基本原理以及系统光学结构,并对其性能进行了分析讨论。以实验室搭台的方式建立了空间外差光谱仪原理试验装置;经检... 空间外差光谱技术是一种可实现超光谱分辨率的新型光谱分析技术,该技术综合光栅与FTS技术于一体。介绍了空间外差光谱仪基本原理以及系统光学结构,并对其性能进行了分析讨论。以实验室搭台的方式建立了空间外差光谱仪原理试验装置;经检测,装置在591nm波段的光谱分辨能力达17700,光谱范围为17nm。在原理试验装置上进行了激光、连续光谱、Hg双线和Na双线光源的空间外差光谱实验。实验结果显示了空间外差光谱技术在超高光谱分辨率探测的能力。 展开更多

关键词 光谱技术 空间外差 傅里叶变换光谱

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非对称空间外差光谱技术研究 被引量：7

5

作者 李志伟 熊伟 +2 位作者 施海亮 罗海燕 乔延利 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2291-2295,共5页

传统空间外差光谱技术存在光谱分辨率、光谱范围与探测器象元数之间的制约关系。非对称空间外差光谱技术相比传统空间外差光谱技术主要区别在于增加单臂光栅到分束器的距离,能够在系统参数不变的情况下大大的增加光谱分辨率。首先阐述... 传统空间外差光谱技术存在光谱分辨率、光谱范围与探测器象元数之间的制约关系。非对称空间外差光谱技术相比传统空间外差光谱技术主要区别在于增加单臂光栅到分束器的距离,能够在系统参数不变的情况下大大的增加光谱分辨率。首先阐述了非对称空间外差光谱技术的基本原理,并给出相应的系统参数计算公式推导结果,从理论上推导出单臂光栅偏置量增加和光谱分辨率增加之间的关系。偏置量作为非对称空间外差光谱技术的重要参数,受短双边象元数和光谱分辨率需求的制约。根据实验室现有实验平台参数,给出偏置量选择原则及结果。在元器件参数相同的情况下,分别计算了两种形式的理论光学性能参数,并且进行了仿真验证,得出非对称空问外差光谱仪与传统空间外差光谱仪光谱范围相同,但具有更高的光谱分辨率,并且分辨率提高与偏置量增加关系与理论计算相符。最后通过单色光扫描方法对非对称空间外差光谱仪实验室装置进行光谱范围和光谱分辨率的定标,定标结果与理论计算值吻合较好。 展开更多

关键词 遥感 空间外差光谱技术 光谱范围 光谱分辨率

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利用空间外差光谱技术进行紫外高分辨率大气散射信号探测 被引量：2

6

作者 方雪静 罗海燕 +5 位作者 施海亮 李志伟 胡广骁 金伟 张纪承 熊伟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期357-362,共6页

羟基OH对于人类理解中间层化学成分非常重要,它是大气光化学反应中重要的氧化剂,OH在308nm波段受到太阳能量激发,发射出OHA2Σ+-X2Π(0,0)荧光信号。为了探测中间层大气中OH自由基的紫外共振荧光发射信号,从复杂背景信号中分离目标信号... 羟基OH对于人类理解中间层化学成分非常重要,它是大气光化学反应中重要的氧化剂,OH在308nm波段受到太阳能量激发,发射出OHA2Σ+-X2Π(0,0)荧光信号。为了探测中间层大气中OH自由基的紫外共振荧光发射信号,从复杂背景信号中分离目标信号,研制了中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪,光谱范围为308.2～309.8nm,光谱分辨率为0.008 25nm。临边观测主要探测大气散射信号,能量来源为大气中的粒子,包括大气分子与气溶胶、云等对太阳能量的散射作用。中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪基于空间外差光谱技术,可以在设计的闪耀波长范围内获得极高的光谱分辨率,适用于大气成分的精细探测。通过在前置或后置光学系统中加入柱面镜,总视场内的场景被分成多个视场切片,每一个视场切片的干涉图分别成像到对应的探测器行上。利用空间外差光谱仪具有空间维分层成像功能,临边观测时可以同时获取不同高度层大气吸收光谱的散射辐射信号,无需像传统临边探测遥感器在不同高度层进行扫描来获取大气高度维的廓线信息。为了验证中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪的临边散射信号探测能力与对观测几何的敏感性,进行了地面临边观测实验,探测紫外308nm波段大气散射信号。模拟临边观测几何,选取晴朗无云的一天,在空旷场地对大气散射信号进行观测。由于仪器基于空间外差光谱技术,需要对干涉数据进行干涉误差修正与光谱复原。对一段观测时间内间隔10分钟的干涉数据进行光谱复原并定标,得到最终临边观测光谱。由于散射信号的主要来源为大气分子对太阳光的散射作用,因此光谱中应包含太阳光谱高分辨率精细特征信息。从高分辨率太阳光谱中选取三个特征信息窗,分析观测光谱中对应波段,三个特征信息窗完全匹配,验证了中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪的超高分辨率光谱探测能力和光谱精细信息提取能力。将太阳辐射计实时测量获得的气溶胶光学厚度及根据观测时间计算的太阳天顶角与太阳方位角输入辐射传输模型SCIATRAN,结合对应日期与经纬度的大气廓线数据库,得到模拟光谱,将实测结果与辐射传输模型结果进行比对,两者残差较小。实测结果与模拟结果存在的残差,可能是由于大气环境参数并没有完全符合实测状态,后续可使用当地实时温湿压廓线对模拟数据库进行替换,使辐射传输模型更接近实际状态。与辐射传输模型对比的结果验证了中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪的散射信号探测能力与对观测几何的敏感性,验证了在轨探测多谱段、宽谱段大气散射光谱与OH目标信号的可行性,为在轨探测OH目标信号提供了理论与实验基础。 展开更多

关键词 空间外差光谱技术 临边 大气散射 高分辨率SCIATRAN

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基于空间外差的三叶草拉曼特征光谱测量实验研究 被引量：1

7

作者 王新强 葛浩然 +5 位作者 熊伟 叶松 王方原 甘永莹 汪杰君 李树 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2110-2115,共6页

空间外差光谱技术凭借超高光谱分辨率、高通量、瞬态探测、无运动部件等优势,在星际暗物质及大气微量气体成分等微弱光谱信号检测方面得到广泛应用。为了探索一种基于空间外差光谱技术实现物质拉曼光谱(RS)快速、直接检测的可行性,选择... 空间外差光谱技术凭借超高光谱分辨率、高通量、瞬态探测、无运动部件等优势,在星际暗物质及大气微量气体成分等微弱光谱信号检测方面得到广泛应用。为了探索一种基于空间外差光谱技术实现物质拉曼光谱(RS)快速、直接检测的可行性,选择三叶草作为测量对象,使用一体化HEP-765-S空间外差光谱系统作为拉曼特征光谱探测器,配合特定波长激光器搭建系统,开展拉曼特征光谱直接测量实验。首先使用Gaussview6.0构建三叶草所含主要色素:叶绿素a、叶绿素b、α-胡萝卜素和β-胡萝卜素的分子结构,然后利用Gaussian16获取优化的仿真RS,分析四种色素最强拉曼谱峰的波段范围,确定四种成分的强信号特征波段为1 537~1 800 cm^-1。根据激发光源与拉曼位移的理论关系,结合探测系统759~769 nm的检测波段范围,计算出用波长680 nm的激光器作为光源激发拉曼信号,可保证四种色素强特征拉曼信号正好落在探测范围,且可避开光源瑞利散射光及荧光干扰的影响。最终购置中心波长为680.28 nm的激光器与HEP-765-S空间外差光谱系统搭配开展三叶草强峰拉曼信号的直接检测实验。实验结果表明:搭建系统能够实现三叶草RS的直接测量,但是所测拉曼信号强度偏弱,这主要是两方面原因造成:(1)由于所用激光器的输出功率峰值偏小,约为130 mW;(2)所用HEP-765-S空间外差光谱系统为一体化设计仪器,软硬件系统及参数固化后不能进行调整,仪器数据采集的最大积分时间偏小,设定值为832 ms。光源功率不够大且仪器积分时间小共同导致采集信号偏弱。通过与仿真光谱比较,实测光谱在使用空间外差系统探测波段与三叶草叶片内四种主要色素拉曼信号叠加的包络基本一致,中央主峰与两端次峰都符合较好,实测光谱与仿真光谱具有较好一致性,说明采用空间外差系统对物质拉曼信号进行快速、直接检测具有可行性。 展开更多

关键词 空间外差光谱仪 拉曼光谱 Gaussian仿真 三叶草

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空间外差光谱技术应用于硼燃烧效率测量探索研究

8

作者 霍雷 曾晓东 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期666-670,共5页

提出了一种基于空间外差干涉和光谱分析技术的非接触、远程实时测量方法,用于硼粒子的燃烧效率检测。该方法以空间外差光谱仪为主体,结合光栅旋转对辐射谱进行测量。含硼推进剂药片经激光点火后,通过该方法记录燃气辐射光谱,实现对含硼... 提出了一种基于空间外差干涉和光谱分析技术的非接触、远程实时测量方法,用于硼粒子的燃烧效率检测。该方法以空间外差光谱仪为主体,结合光栅旋转对辐射谱进行测量。含硼推进剂药片经激光点火后,通过该方法记录燃气辐射光谱,实现对含硼推进剂中硼燃烧效率测量。实验结果表明,燃烧器内氧气含量显著影响硼的燃烧效率;当燃烧器内压强为0.5 MPa时,测量精准度达到95%。 展开更多

关键词 固体冲压发动机 硼燃烧效率 空间外差 光谱技术

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空间外差拉曼光谱仪成像镜头光机热集成分析 被引量：5

9

作者 张纪承 罗海燕 +3 位作者 胡广骁 李志伟 方雪静 熊伟 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期332-338,共7页

便携式空间外差拉曼光谱仪集成了光学功能镜头、干涉仪组件,以及探测器和激光器等热辐射器件,因此仪器在使用过程中存在着较为复杂的热环境,环境温度变化导致光学系统性能下降。采用光机热集成分析方法,重点研究了环境温度及热辐射器件... 便携式空间外差拉曼光谱仪集成了光学功能镜头、干涉仪组件,以及探测器和激光器等热辐射器件,因此仪器在使用过程中存在着较为复杂的热环境,环境温度变化导致光学系统性能下降。采用光机热集成分析方法,重点研究了环境温度及热辐射器件对关键器件成像镜头的性能影响。在便携式空间外差拉曼光谱仪光学和结构方案设计的基础上,建立热-结构耦合模型;仿真得到成像功能镜头内镜片的间距和面形的变化,并利用Zernike多项式拟合其变化;将拟合结果代入光学设计软件中进行成像质量评估和分析。结果表明,在使用环境温度(-10℃~40℃)范围内,调制传递函数在光谱仪截止频率76.9lp/mm处对比度均优于0.38,满足便携式空间外差拉曼光谱仪的使用要求。 展开更多

关键词 空间外差光谱技术 拉曼光谱仪 光机热集成分析 成像镜头

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空间外差光谱技术的发展与应用 被引量：7

10

作者 叶松 方勇华 +1 位作者 洪津 乔延利 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期983-985,共3页

空间外差光谱技术是一种新型的可实现超光谱分辨的光谱分析技术。本文介绍了空间外差光谱仪的基本原理及其技术特点,详述了空间外差光谱技术的发展与应用,并展望了空间外差光谱技术的发展趋势。

关键词 光谱技术 空间外差 发展 应用

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基于逆向空间偏移拉曼光谱分析技术的无损药物检测方法研究 被引量：6

11

作者 张旭 王爽 +4 位作者 李洁 秦杰 王凯歌 白晋涛 贺庆丽 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1472-1476,共5页

发展新型药物检测技术不仅能够杜绝假药对健康和生命的危害,更可以避免假药对社会道德和商业风气等产生不良影响。该研究工作,通过建立逆向空间偏移拉曼光谱(SORS)实验装置,克服了传统拉曼探测深度有限(约几百微米)的应用瓶颈,以无损、... 发展新型药物检测技术不仅能够杜绝假药对健康和生命的危害,更可以避免假药对社会道德和商业风气等产生不良影响。该研究工作,通过建立逆向空间偏移拉曼光谱(SORS)实验装置,克服了传统拉曼探测深度有限(约几百微米)的应用瓶颈,以无损、非接触的方式,克服不/半透明容器光学背景对光谱测量结果产生的影响,实现多种空间偏移量(Δs)条件下,样品特征光谱信息检测与分析,为开发基于逆向SORS技术的新型药物检测方法奠定实验基础。实验装置搭建过程中,采用785 nm半导体激光器与WITec UHTS300型拉曼光谱仪构建逆向SORS光谱分析装置。通过使用准直光束照射锥透镜形成环形激发光斑,并控制锥透镜与样品之间的距离,实现Δs连续可控变化。利用所搭建的光谱检测装置,分别测量聚乙烯方瓶(厚度为1.5 mm)和聚四氟乙烯离心管(厚度为4 mm)内对乙酰氨基酚和甲硝唑的拉曼特征光谱。利用环形光束照射会抑制容器峰强度这一特点,选取容器拉曼特征峰作为标准峰,分别对点光斑(Spot)和环形(Ring)光斑测量结果进行归一化处理,并将其强度相减(Ring-Spot),得到逆向SORS光谱测量结果。实验结果表明,逆向SORS光谱检测方法能够克服表层容器光学背景对测量结果产生的干扰性因素,真实反映不/半透明容器内样品的分子指纹光谱信息。在实验测量范围内,当环形光束半径增大1倍时,聚乙烯方瓶内对乙酰氨基酚拉曼特征峰强度增大6倍,而聚四氟乙烯离心管内的甲硝唑各特征峰强度增强1倍。以上实验结果表明,逆向SORS技术能够准确检测不/半透明容器内,或有漫散射介质覆盖的样品深层化学成分的指纹光谱。通过提高系统信噪比并优化系统结构与功能,在建立小型化、集成化检测系统的条件下,逆向SORS技术可与现有的多种药物检测技术相互补充,发展成一种快捷、准确、操作简便的新型药物检测手段。 展开更多

关键词 逆向空间偏移拉曼光谱技术 药品检测 不/半透明容器 深层成分

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近红外空间外差拉曼光谱仪研究 被引量：1

12

作者 范博昭 冯玉涛(指导) +8 位作者 王荃 高驰 吴阳 韩斌 畅晨光 李娟 李奕儒 赵珩翔 傅頔 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期310-319,共10页

针对微弱拉曼散射光信号的高灵敏度探测需求,使用830 nm的激发光源,对空间外差拉曼光谱仪进行全系统的设计与仿真,并通过研制的光谱仪样机开展拉曼光谱探测实验,其有效光谱分辨率可达3.35 cm^(-1)(矩形函数切趾),实际可探测的拉曼位移... 针对微弱拉曼散射光信号的高灵敏度探测需求,使用830 nm的激发光源,对空间外差拉曼光谱仪进行全系统的设计与仿真,并通过研制的光谱仪样机开展拉曼光谱探测实验,其有效光谱分辨率可达3.35 cm^(-1)(矩形函数切趾),实际可探测的拉曼位移范围为171.01~2048.19 cm^(-1)。对不同物体形态、不同拉曼活性的样品进行拉曼光谱探测实验,其中强拉曼活性物质碳酸钙粉末、硫酸钙粉末、硫酸钾粉末的主拉曼光谱峰信噪比均大于370,弱拉曼活性物质甘油、75%酒精溶液、葡萄糖粉末的主拉曼光谱峰信噪比均大于40。实验结果表明830 nm激发光源波长的空间外差拉曼光谱仪系统对多种测试样品均可以获得清晰、准确的拉曼光谱图,具有高灵敏度、高稳定性的拉曼光谱探测能力。 展开更多

关键词 光谱学 拉曼光谱 空间外差 光学设计 信噪比

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空间偏移拉曼光谱技术及数据处理方法研究 被引量：3

13

作者 李扬裕 马建光 +3 位作者 李大成 崔方晓 王安静 吴军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期71-74,共4页

传统拉曼光谱分析技术在对容器内未知样品进行检测时极易受到容器壁的荧光和拉曼散射干扰,其商业应用往往仅限于透明塑料或玻璃包装的情况。由于光子在介质内部的迁移方向具有随机性,与表层相比内部深层处产生的拉曼散射光子在扩散过程... 传统拉曼光谱分析技术在对容器内未知样品进行检测时极易受到容器壁的荧光和拉曼散射干扰,其商业应用往往仅限于透明塑料或玻璃包装的情况。由于光子在介质内部的迁移方向具有随机性,与表层相比内部深层处产生的拉曼散射光子在扩散过程中更易于横向迁移,因此偏离激光入射点不同距离的拉曼光谱包含了不同深度层的拉曼光谱信息。空间偏移拉曼光谱技术通过将拉曼光收集点偏离激光入射点,能够抑制容器壁的荧光和拉曼散射干扰,从而实现对有色、不透明包装内样品的有效检测。通过设计搭建了空间偏移拉曼光谱实验装置,实现-1.0~10.0 mm偏移距离的可调节。使用青色、不透明的1 mm厚PMMA平板来模拟容器壁,使用碳酸钙(CaCO3)粉末作为内部待测样品。分别采用传统方式(零偏移)和空间偏移方式对容器内样品进行测量。对采集的原始光谱首先进行平均和7阶多项式拟合去除基线(荧光),然后以3个最大特征峰的平均值作为光谱强度的评价指标,对空间偏移拉曼光谱信号随偏移距离的变化规律进行分析,发现:随着空间偏移距离的增大,容器壁的拉曼散射强度快速下降,而内部样品的拉曼散射强度先上升后缓慢下降;对于均匀厚度、各向同性的样品,变化趋势关于零偏移两侧对称,此外光束的斜入射会引起轻微的不对称;在某个偏移距离处样品与容器壁的光谱强度比值达到最大值,存在最优探测偏移距离,对于此次样品其最优偏移距离为1.2 mm。在容器和样品材质未知的情况下,采用比例相减的方法仍可以得到各层干净的拉曼光谱,通过对零偏移和最优偏移处的光谱进行计算,分别得到容器壁和内部样品干净的拉曼光谱,实现对内部样品的有效检测。研究结果在一定程度上证明了空间偏移拉曼光谱技术在不透明、有色容器内样品的检测方面的潜力,为进一步研究空间偏移拉曼光谱技术及数据处理方法提供基础。 展开更多

关键词 空间偏移拉曼光谱技术 穿透容器检测 光谱解混 无损检测

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空间偏移拉曼光谱信号探测及增强技术 被引量：2

14

作者 刘秋实 张晓华 +1 位作者 赵保真 李雨尘 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期214-219,共6页

空间偏移拉曼光谱技术是一种新型拉曼光谱探测技术,具有无损、快速检测不/半透明介质覆盖下隐藏的内层成分的拉曼光谱的优势。文章开展了空间偏移激光拉曼光谱信号探测及增强技术研究,实现了NaNO_3、Na_2SO_4等多种隐藏成分的探测,并基... 空间偏移拉曼光谱技术是一种新型拉曼光谱探测技术,具有无损、快速检测不/半透明介质覆盖下隐藏的内层成分的拉曼光谱的优势。文章开展了空间偏移激光拉曼光谱信号探测及增强技术研究,实现了NaNO_3、Na_2SO_4等多种隐藏成分的探测,并基于该技术现存探测信号微弱有待提高的问题,进行了探测系统的建立及优化,针对信号相对强度随偏移距离、探测深度等重要参数的变化关系进行了分析研究,有效增强了探测信号强度比,为其后续在安检、医疗、生物、考古等方面的应用研究打下基础。 展开更多

关键词 空间偏移拉曼光谱技术 拉曼光谱 漫散射 无损检测

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空间偏移拉曼光谱技术应用于材料的深层探测分析

15

作者 胡仪 任永甜 +1 位作者 陈骏 陈钧 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期111-112,共2页

空间偏移拉曼光谱技术[1-3](spatially offset Raman spectroscopy,SORS)使得在收集样品深层拉曼信号的同时能有效地消除表层物质信号影响成为可能。本工作采用自搭建的Inverse-SORS系统(见Scheme 1)对多种材料体系进行了结构表征,主要... 空间偏移拉曼光谱技术[1-3](spatially offset Raman spectroscopy,SORS)使得在收集样品深层拉曼信号的同时能有效地消除表层物质信号影响成为可能。本工作采用自搭建的Inverse-SORS系统(见Scheme 1)对多种材料体系进行了结构表征,主要研究了空间偏移拉曼光谱随空间偏移量的变化。 展开更多

关键词 空间偏移拉曼光谱技术 深层分析 对乙酰氨基酚 PMMA PTFE

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空间外差干涉光谱仪仪器线型函数测量新方法研究 被引量：11

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作者 熊伟 施海亮 俞能海 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期267-271,共5页

空间外差干涉光谱技术是近年发展起来的新型静态超分辨光谱分光技术,仪器线型函数是其基本性能参数之一,代表了仪器的光谱分辨能力,需要精确表征。在分析仪器线型函数影响因素(切趾、有效视场角与离轴像元效应)以及测量方法与测量光源... 空间外差干涉光谱技术是近年发展起来的新型静态超分辨光谱分光技术,仪器线型函数是其基本性能参数之一,代表了仪器的光谱分辨能力,需要精确表征。在分析仪器线型函数影响因素(切趾、有效视场角与离轴像元效应)以及测量方法与测量光源等特殊性要求基础上,提出了一种可调波长单色面光源的全新测量方法,并利用可调谐激光器与消散斑积分球等设备搭建了测量实验装置。在仪器线型函数测量实验中,通过选取光谱范围内的典型谱段进行高光谱(0.1nm步长)扫描,经过干涉数据误差修正、光谱复原以及坐标归一化等数据处理过程,获取了仪器线型函数的能量分布形式。此外,利用全光谱范围内扫描的干涉数据,得到仪器线型函数的全峰半宽随波长的变化规律曲线。最后,将本方法获取的实测仪器线型函数与模拟光谱(LBL计算)进行卷积获取理论谱,并与地基探测实验获取的实测大气CO2吸收光谱进行比对分析,两者吻合一致,验证了本方法获取的仪器线型函数具有较高的精度。 展开更多

关键词 空间外差光谱技术 仪器线型函数 可调谐激光 全峰半宽

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空间外差光谱仪的平场波长定标实验与数据处理 被引量：8

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作者 杨勇 熊伟 +1 位作者 叶擎昊 孙允珠 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2508-2512,共5页

空间外差光谱技术综合了光栅衍射与空间调制干涉两种技术特点。由于干涉仪胶合与光栅刻划过程中存在误差,使得系统平场与理论设计值存在偏差。本文探讨了空间外差光谱仪系统平场定标的原理,通过干涉条纹频率公式推导出了系统平场定标的... 空间外差光谱技术综合了光栅衍射与空间调制干涉两种技术特点。由于干涉仪胶合与光栅刻划过程中存在误差,使得系统平场与理论设计值存在偏差。本文探讨了空间外差光谱仪系统平场定标的原理,通过干涉条纹频率公式推导出了系统平场定标的基本公式,设计了可调谐激光导入消散斑积分球定标方法及定标装置。针对中科院安徽光机所研制的用于大气CO2精细吸收光谱(1 575nm吸收带)探测的空间外差光谱仪样机开展了平场定标实验。定标结果表明,仪器的实际平场波长比理论设计值向短波方向漂移了约0.05nm,满足仪器设计要求。 展开更多

关键词 空间外差光谱技术 平场 定标 干涉频率 数据处理

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基于空间外差的拉曼信号处理方法研究 被引量：3

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作者 王新强 胡峰 +5 位作者 熊伟 叶松 李树 甘永莹 银珊 王方原 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期93-98,共6页

空间外差拉曼光谱技术是近年兴起的一种超光谱探测技术,它既具有拉曼光谱测量的非接触、快速、简单、可重复、无需样品准备等特点,更具有空间外差的超光谱分辨率、高通量、无运动部件优点,能在被测物质特征波长中心范围探测,实现微弱拉... 空间外差拉曼光谱技术是近年兴起的一种超光谱探测技术,它既具有拉曼光谱测量的非接触、快速、简单、可重复、无需样品准备等特点,更具有空间外差的超光谱分辨率、高通量、无运动部件优点,能在被测物质特征波长中心范围探测,实现微弱拉曼光信号的直接测量。由于被测信号微弱、光学元件加工精度、器件封装及仪器安装误差等原因,会导致空间外差拉曼光谱仪(SHRS)接收到的干涉图存在光强分布不均匀、干涉条纹倾斜或扭曲等现象,从而使普通光谱恢复方法得到光谱信号准确度下降或无法识别。根据SHRS探测到的干涉图所存在的误差特点,将二维傅里叶变换应用于SHRS干涉图的光谱复原,提出基于二维频域谱重采样的最强直线方向光谱提取方法,以实现SHRS光谱的获取。提取过程为:将采集的目标干涉图进行二维傅里叶变换,获得二维频谱图,通过使用相同实验系统采集的单波长或多波长光源的二维频谱信号特征峰的位置信息,拟合获取光信息强度最大方向直线方程。然后根据该直线与目标二维频谱图各列交点坐标位置,确定重采样贡献像元及权重。对拟合直线方程经过的所有列像元进行重采样,得到最终的光谱信号。将该方法应用于自行搭建实验系统采集的三叶草干涉图数据,同时与其他方法光谱复原结果进行对比。结果表明:与一维行平均光谱法比较,该方法获取的光谱在探测波段中心区域信号强度更加明显,同时消除了探测器热噪声的影响;与二维频谱中心行直接提取法比较,该方法是该方法的改进版本,两者结果比较接近。但是由于考虑到干涉条纹y分量的影响,沿二维频谱信号最强方向重采样得到的最终光谱,其主峰半峰宽更窄、边频噪声强度更小,且随着y分量的增加,光谱复原效果及优势将越发明显。该方法是空间外差拉曼光谱技术数据处理的一种有益补充与尝试。 展开更多

关键词 光谱学 空间外差拉曼 干涉图 二维频谱图

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空间外差光谱仪数据盲元误差修正 被引量：3

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作者 叶擎昊 施海亮 熊伟 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期25-29,共5页

针对空间外差光谱仪干涉数据盲元误差修正要求,分析了其形成机理与分布特点,提出了一种全局阈值粗判与加窗技术相结合的计算方法,完成了干涉数据盲元的定位检测及补偿修正。用对实验室内采集的连续光源干涉数据以及室外地基探测的大气C... 针对空间外差光谱仪干涉数据盲元误差修正要求,分析了其形成机理与分布特点,提出了一种全局阈值粗判与加窗技术相结合的计算方法,完成了干涉数据盲元的定位检测及补偿修正。用对实验室内采集的连续光源干涉数据以及室外地基探测的大气CO_2吸收干涉数据分别进行盲元误差修正实验验证,实验结果表明该算法能够在不破坏干涉数据信息量的同时,完成盲元误差的补偿修正,提高了光谱复原精度。 展开更多

关键词 空间外差光谱技术 干涉数据 盲元 误差修正

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用于空间外差光谱仪光谱定标的窄线宽可调谐光纤激光器 被引量：4

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作者 龙虎 刘昊炜 +4 位作者 李志伟 李文彩 姚波 熊伟 毛庆和 《量子电子学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期339-343,共5页

针对星载CO_2遥感探测空间外差光谱仪2.04μm通道光谱定标的应用需求,研制了一台2.04μm波段窄线宽波长可调谐的高稳定性铥钬共掺光纤激光器(THDFL)。利用线型复合谐振腔的维纳效应扩大有效纵模间隔,有效抑制了多模激光振荡,输出激光线... 针对星载CO_2遥感探测空间外差光谱仪2.04μm通道光谱定标的应用需求,研制了一台2.04μm波段窄线宽波长可调谐的高稳定性铥钬共掺光纤激光器(THDFL)。利用线型复合谐振腔的维纳效应扩大有效纵模间隔,有效抑制了多模激光振荡,输出激光线宽达7.5 MHz;通过对振动隔离和温度补偿封装的FBG施以轴向拉伸应力,该THDFL可在2040~2042.5 nm范围内调谐,且输出波长不确定度小于5×10^(-3)nm;使用研制的1565 nm光纤激光泵浦源,THDFL输出功率达192 mW;利用该可调谐THDFL提供的输出激光,溯源于波长标准后实现了空间外差光谱仪2.04μm通道的光谱定标,且定标精度优于设定的指标要求。 展开更多

关键词 激光技术 光纤激光器 窄线宽 铥钬共掺 空间外差光谱仪 星载遥感

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