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1、光学工程专业毕业论文光学工程专业毕业论文 精品论文精品论文 模拟深海环境下热液气体的模拟深海环境下热液气体的拉曼光谱实验研究拉曼光谱实验研究关键词：海底热液物质关键词：海底热液物质 拉曼光谱实验拉曼光谱实验 海洋地质调查海洋地质调查 模拟深海环境模拟深海环境摘要：对海底热液物质的探测与研究，是近几十年海洋地质调查研究的重要内 容。激光拉曼光谱(LaserRamanSpectrometry)技术能够原位、实时、连续探测 海底目标物。我国“十一五”科技攻关计划中作为目标导向类课题“深海原位 激光拉曼系统”得到重点立项。本论文立足于该课题的研究，在实验室搭建激 光拉曼光谱系统同时利用高温高压实验平台
2、，探测了深海热液区主要气体成分 水溶液的拉曼光谱；研究了 CO2、CH4、C2H6 和 C3H8 水溶液的拉曼特征峰；得 到了各水溶液气体在不同温度及压力下的拉曼特征峰及其变化规律；采用高斯 拟合、多项式拟合、线性拟合等多种方法处理低信噪比的复杂拉曼光谱数据， 为深海环境下应用激光拉曼技术反演物质成分及环境信息提供参考。 本文在 实验室中搭建由激发波长 532nm 的 Nd:YAG 激光器，单光栅光谱仪和 CCD 组成的 激光拉曼光谱系统，利用高温高压平台模拟深海热液口环境(最高压力 40MPa， 最高温度 350)，对深海热液区的主要成分 CO2、CH4、C2H6 和 C3H8 及部分混 合
3、物的水溶液在不同压力和温度条件下的拉曼光谱进行探测和分析，结果显示： 常温 40MPa 压力下 CO2 水溶液的 Fermi 双峰分别位于 1384.9cm-1 和 1278.3cm- 1 处，CH4 的水溶液拉曼峰 v1 位于 2912.1cm-1 处，C2H6 有三个拉曼特征峰， 分别对应于 v3(C-C 伸缩振动)997.4cm-1，v1(CH3 对称伸缩振动)2893.7cm-1 和 2v11(CH3 扭曲伸缩振动)2950.4cm-1；而 C3H8 结构最复杂拉曼峰也最多，本 文得到 C3H8 的四个拉曼特征峰，分别位于 908.6cm-1(C-C 伸缩振动)， 2835.5、288
4、2.8 和 2960.8cm-1(C-H 伸缩振动)，均比其气相的拉曼频移低 38cm-1；常温下，由于水分子的影响各自水溶液的拉曼特征峰随压力 (40MPa)的变化均无明显移动；在 40MPa 的压力下随着温度的升高(350)， CO2 水溶液的 Fermi 双峰分别向高波数区移动了约 3.4cm-1 和 7.0cm-1，而 CH4 水溶液的拉曼峰 v1 向低波数区移动了约 3.1cm-1，C2H6 和 C3H8 水溶液的拉曼 特征峰也均向低波数区有不同程度的移动；在 CO2 和 CH4 混合水溶液升温过程 中 CO2 的双峰分别向高波数区移动了约 4.3cm-1 和 3.8cm-1，CH4
5、 的特征峰 v1 向低波数区移动了 4.5cm-1。对其进行线性拟合，相关系数 Rgt;0.83 说 明在室温到 350范围内温度的变化对其水溶液拉曼频移有影响，频移量与温 度线性相关。正文内容正文内容对海底热液物质的探测与研究，是近几十年海洋地质调查研究的重要内容。 激光拉曼光谱(LaserRamanSpectrometry)技术能够原位、实时、连续探测海底 目标物。我国“十一五”科技攻关计划中作为目标导向类课题“深海原位激光 拉曼系统”得到重点立项。本论文立足于该课题的研究，在实验室搭建激光拉 曼光谱系统同时利用高温高压实验平台，探测了深海热液区主要气体成分水溶 液的拉曼光谱；研究了 CO
6、2、CH4、C2H6 和 C3H8 水溶液的拉曼特征峰；得到了 各水溶液气体在不同温度及压力下的拉曼特征峰及其变化规律；采用高斯拟合、 多项式拟合、线性拟合等多种方法处理低信噪比的复杂拉曼光谱数据，为深海 环境下应用激光拉曼技术反演物质成分及环境信息提供参考。 本文在实验室 中搭建由激发波长 532nm 的 Nd:YAG 激光器，单光栅光谱仪和 CCD 组成的激光拉 曼光谱系统，利用高温高压平台模拟深海热液口环境(最高压力 40MPa，最高温 度 350)，对深海热液区的主要成分 CO2、CH4、C2H6 和 C3H8 及部分混合物的 水溶液在不同压力和温度条件下的拉曼光谱进行探测和分析，结果
7、显示：常温 40MPa 压力下 CO2 水溶液的 Fermi 双峰分别位于 1384.9cm-1 和 1278.3cm-1 处， CH4 的水溶液拉曼峰 v1 位于 2912.1cm-1 处，C2H6 有三个拉曼特征峰，分别对 应于 v3(C-C 伸缩振动)997.4cm-1，v1(CH3 对称伸缩振动)2893.7cm-1 和 2v11(CH3 扭曲伸缩振动)2950.4cm-1；而 C3H8 结构最复杂拉曼峰也最多，本文 得到 C3H8 的四个拉曼特征峰，分别位于 908.6cm-1(C-C 伸缩振动)， 2835.5、2882.8 和 2960.8cm-1(C-H 伸缩振动)，均比其气相
8、的拉曼频移低 38cm-1；常温下，由于水分子的影响各自水溶液的拉曼特征峰随压力 (40MPa)的变化均无明显移动；在 40MPa 的压力下随着温度的升高(350)， CO2 水溶液的 Fermi 双峰分别向高波数区移动了约 3.4cm-1 和 7.0cm-1，而 CH4 水溶液的拉曼峰 v1 向低波数区移动了约 3.1cm-1，C2H6 和 C3H8 水溶液的拉曼 特征峰也均向低波数区有不同程度的移动；在 CO2 和 CH4 混合水溶液升温过程 中 CO2 的双峰分别向高波数区移动了约 4.3cm-1 和 3.8cm-1，CH4 的特征峰 v1 向低波数区移动了 4.5cm-1。对其进行线性
9、拟合，相关系数 Rgt;0.83 说 明在室温到 350范围内温度的变化对其水溶液拉曼频移有影响，频移量与温 度线性相关。 对海底热液物质的探测与研究，是近几十年海洋地质调查研究的重要内容。激 光拉曼光谱(LaserRamanSpectrometry)技术能够原位、实时、连续探测海底目 标物。我国“十一五”科技攻关计划中作为目标导向类课题“深海原位激光拉 曼系统”得到重点立项。本论文立足于该课题的研究，在实验室搭建激光拉曼 光谱系统同时利用高温高压实验平台，探测了深海热液区主要气体成分水溶液 的拉曼光谱；研究了 CO2、CH4、C2H6 和 C3H8 水溶液的拉曼特征峰；得到了各 水溶液气体在
10、不同温度及压力下的拉曼特征峰及其变化规律；采用高斯拟合、 多项式拟合、线性拟合等多种方法处理低信噪比的复杂拉曼光谱数据，为深海 环境下应用激光拉曼技术反演物质成分及环境信息提供参考。 本文在实验室 中搭建由激发波长 532nm 的 Nd:YAG 激光器，单光栅光谱仪和 CCD 组成的激光拉 曼光谱系统，利用高温高压平台模拟深海热液口环境(最高压力 40MPa，最高温 度 350)，对深海热液区的主要成分 CO2、CH4、C2H6 和 C3H8 及部分混合物的 水溶液在不同压力和温度条件下的拉曼光谱进行探测和分析，结果显示：常温 40MPa 压力下 CO2 水溶液的 Fermi 双峰分别位于 1
11、384.9cm-1 和 1278.3cm-1 处，CH4 的水溶液拉曼峰 v1 位于 2912.1cm-1 处，C2H6 有三个拉曼特征峰，分别对 应于 v3(C-C 伸缩振动)997.4cm-1，v1(CH3 对称伸缩振动)2893.7cm-1 和 2v11(CH3 扭曲伸缩振动)2950.4cm-1；而 C3H8 结构最复杂拉曼峰也最多，本文 得到 C3H8 的四个拉曼特征峰，分别位于 908.6cm-1(C-C 伸缩振动)， 2835.5、2882.8 和 2960.8cm-1(C-H 伸缩振动)，均比其气相的拉曼频移低 38cm-1；常温下，由于水分子的影响各自水溶液的拉曼特征峰随压力
12、 (40MPa)的变化均无明显移动；在 40MPa 的压力下随着温度的升高(350)， CO2 水溶液的 Fermi 双峰分别向高波数区移动了约 3.4cm-1 和 7.0cm-1，而 CH4 水溶液的拉曼峰 v1 向低波数区移动了约 3.1cm-1，C2H6 和 C3H8 水溶液的拉曼 特征峰也均向低波数区有不同程度的移动；在 CO2 和 CH4 混合水溶液升温过程 中 CO2 的双峰分别向高波数区移动了约 4.3cm-1 和 3.8cm-1，CH4 的特征峰 v1 向低波数区移动了 4.5cm-1。对其进行线性拟合，相关系数 Rgt;0.83 说 明在室温到 350范围内温度的变化对其水溶
13、液拉曼频移有影响，频移量与温 度线性相关。 对海底热液物质的探测与研究，是近几十年海洋地质调查研究的重要内容。激 光拉曼光谱(LaserRamanSpectrometry)技术能够原位、实时、连续探测海底目 标物。我国“十一五”科技攻关计划中作为目标导向类课题“深海原位激光拉 曼系统”得到重点立项。本论文立足于该课题的研究，在实验室搭建激光拉曼 光谱系统同时利用高温高压实验平台，探测了深海热液区主要气体成分水溶液 的拉曼光谱；研究了 CO2、CH4、C2H6 和 C3H8 水溶液的拉曼特征峰；得到了各 水溶液气体在不同温度及压力下的拉曼特征峰及其变化规律；采用高斯拟合、 多项式拟合、线性拟合等
14、多种方法处理低信噪比的复杂拉曼光谱数据，为深海 环境下应用激光拉曼技术反演物质成分及环境信息提供参考。 本文在实验室 中搭建由激发波长 532nm 的 Nd:YAG 激光器，单光栅光谱仪和 CCD 组成的激光拉 曼光谱系统，利用高温高压平台模拟深海热液口环境(最高压力 40MPa，最高温 度 350)，对深海热液区的主要成分 CO2、CH4、C2H6 和 C3H8 及部分混合物的 水溶液在不同压力和温度条件下的拉曼光谱进行探测和分析，结果显示：常温 40MPa 压力下 CO2 水溶液的 Fermi 双峰分别位于 1384.9cm-1 和 1278.3cm-1 处， CH4 的水溶液拉曼峰 v1
15、 位于 2912.1cm-1 处，C2H6 有三个拉曼特征峰，分别对 应于 v3(C-C 伸缩振动)997.4cm-1，v1(CH3 对称伸缩振动)2893.7cm-1 和 2v11(CH3 扭曲伸缩振动)2950.4cm-1；而 C3H8 结构最复杂拉曼峰也最多，本文 得到 C3H8 的四个拉曼特征峰，分别位于 908.6cm-1(C-C 伸缩振动)， 2835.5、2882.8 和 2960.8cm-1(C-H 伸缩振动)，均比其气相的拉曼频移低 38cm-1；常温下，由于水分子的影响各自水溶液的拉曼特征峰随压力 (40MPa)的变化均无明显移动；在 40MPa 的压力下随着温度的升高(3
16、50)， CO2 水溶液的 Fermi 双峰分别向高波数区移动了约 3.4cm-1 和 7.0cm-1，而 CH4 水溶液的拉曼峰 v1 向低波数区移动了约 3.1cm-1，C2H6 和 C3H8 水溶液的拉曼 特征峰也均向低波数区有不同程度的移动；在 CO2 和 CH4 混合水溶液升温过程 中 CO2 的双峰分别向高波数区移动了约 4.3cm-1 和 3.8cm-1，CH4 的特征峰 v1 向低波数区移动了 4.5cm-1。对其进行线性拟合，相关系数 Rgt;0.83 说 明在室温到 350范围内温度的变化对其水溶液拉曼频移有影响，频移量与温 度线性相关。 对海底热液物质的探测与研究，是近几十年海洋地质调查研究的重要内容。激 光拉曼光谱(LaserRamanSpectrometry)技术能够原位、实时、连续探测海底目标物。我国“十一五”科技攻关计划中作为目标导向类课题“深海原位激光拉 曼系统”得到重点立项。本论文立足于该课题的研究，在实验室搭建激光拉曼 光谱系统同时利用高温高压实验平台，探测
