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本论文系统地综述了傅里叶变换光谱仪的发展背景、傅里叶变换光谱仪的主要形式及特点、以及傅里叶变换光谱仪的研究现状;分析了傅里叶变换光谱仪的基本原理、基本结构及其特点,阐述了一种新型的教学用自组式傅里叶变换光谱仪的研制过程。
本论文基于物理学院原有的教学用傅里叶变换光谱仪,对光谱仪的电机驱动、数据采集和处理部分进行了全面的改进。采用FPGA技术控制力矩电机的转速,从而尽可能保证干涉仪的等间隔采样;利用USB接口实现与计算机的通信,提高了实验数据的采集速度,编制了数据处理专用软件,该软件可完成数据的修正、FFT计算、光谱图的输出等功能,用标准单色光源进行定标,计算出相应光谱的峰值波长,并与标准的光谱波长进行比对,对实验误差进行了分析和总结,缩短了实验时间,使学生有充分的时间把握实验的内涵。
现改进后的实验装置既保持了原有实验的自组式开放性教学的特点,又从结构到性能各方面更接近于实用的傅里叶变换光谱仪,特别是使仪器的波长测量精度达到优于3A的目标,使之成为一台性能优良的教学用干涉光谱仪。
本研究在该实验装置上进行了相关实验,以氦氖激光作为参考光源,分别对水银灯,氢灯,氖灯的光谱进行了测量,并与标准的谱线波长进行了比对,分析其误差产生的原因,取得了良好的实验结果。