摘要：基于子午和弧矢聚焦曲线给出了一种Offner型成像光谱仪的新的设计方法。该方法不但适用于三同心元件Offner型成像光谱仪,还适用于传统的两同心元件Offner成像光谱仪的设计,更重要的是该方法还可以灵活地以商品化标准光学元件为基础进行优化设计,克服了已有方法的复杂性与单一针对性。给出了采用该方法分别在子午和弧矢聚焦曲线相切、两点相交和已知元件参数进行优化的设计流程。并利用该设计流程给出了已知元件参数进行优化设计实例,在相对孔径f/3.2时,在400～1000 nm波长范围内可以得到最大的光斑半径的均方根值仅为2.3μm的追迹结果,这一数值在1000 nm时已经达到了衍射极限。采用上述设计参数成功研制出了一台成像光谱仪,经初步测试达到各项设计指标。

摘要：利用光线追迹方法得到系统的数值模型,然后运用级数展开方法,建立起系统的3阶解析模型,亦即3阶像差理论。该模型给出系统像差系数和计算系统点列图的解析表达式,可适应于包含变间距凸面光栅的系统,并具有良好的扩展性。通过追迹示例Offner系统中10000条不同波长、不同高度的光线,结果表明运用解析模型可以快速而准确地生成系统的点列图。利用解析的像差系数分析了系统中彗差、球差和像散等主要像差的几何特征,加深对系统成像特性的理解,为Offner系统优化设计提供理论指导。

摘要：研制了一台高分辨率极紫外光谱仪,用于磁约束等离子体诊断。采用一块具有平场特性的全息球面变线距光栅作为分光元件,光栅公称线密度为1 ***-1,掠入射角为3°。一台可深度制冷、背照式面阵CCD作为光谱探测器,用机械快门控制曝光时间。通过CCD在光谱聚焦面的移动,可以记录的光谱范围为5～50nm。用Penning放电光源测试了光谱仪的性能;利用光源的标准谱线,进行了波长标定,波长精度为0.003nm,并计算出系统各参数的实际值;当入缝宽度设置为30μm时,在20nm附近,光谱分辨率达0.015nm,达到设计指标。

摘要：激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是应用于冶金在线分析最具前景的技术之一。为了研究真空和高温条件下LIBS光谱特性和物质成分定量分析方法,设计并搭建了可实现真空环境高温熔融金属LIBS光谱测量的实验系统。系统以调Q Nd:YAG脉冲激光器为光源,采用不同焦距透镜实现激光聚焦和信号光采集,并利用光谱仪进行光谱检测,真空获取和高温加热通过真空泵和中频感应电炉实现,感应加热线圈通过陶瓷封接引线法兰与真空系统进行整合。经过安装测试,搭建系统在未加热情况下真空度可达1×10^(-4)Pa,加热温度可达到1 600℃,可实现真空环境下铁、铝等金属加热或熔融,并获得相应环境下的LIBS测量光谱。利用该系统进行真空和熔融条件下标准钢样品的LIBS实验,得到了固态钢样品LIBS光谱在不同真空度下的光谱对比,以及真空环境熔融态和固态钢样品光谱对比。通过对测得的LIBS光谱进行数据处理和理论分析,所得初步实验结果与现有研究结论相符合,表明该系统工作状况良好,可满足真空环境下的熔融金属成分分析研究的基本需求。

摘要：空间外差光谱仪具备结构紧凑、高光谱分辨率与高通量的优势,但它一次只能测量很窄的波段。为了同时获得宽光谱范围与高光谱分辨率,提出了基于波长扫描原理的宽谱段空间外差光谱仪设计方法。设计并装调了从紫外到可见光波段的高分辨率空间外差光谱仪。通过测量Hg、Zn标准光源的特征谱线,证明光谱仪能实现250~550 nm的光谱探测,光谱分辨率达到20 pm/330 nm。光谱测试结果满足设计要求,为宽谱段、高分辨率空间外差光谱仪的设计提供了依据。

摘要：元素成分和冶炼温度是冶金过程中需要控制的两个最重要的参数,决定了产品的质量和性能。通过激光诱导击穿光谱(laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术,可以直接对熔融金属的成分进行分析。红外光谱仪测温技术是最具前景的非接触式在线测温技术。介绍了基于LIBS技术和光谱测温技术的联用系统,开展了对铝液成分和温度的同时在线检测实验。分析实验结果得到Al、Fe、Mg、Si、Mn、Cu元素的含量和熔体温度,表明了该系统可以应用于高温环境下的元素成分和温度检测,可为冶金在线检测奠定基础。