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1、 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）博士学位论文用于生化分析的光谱仪微小型化的研究姓名：鞠挥申请学位级别：博士专业：机械制造及其自动化指导教师：王立鼎;吴一辉20030101 用腐蚀方法得到的硅的 晶面周期结构平整光滑。关键词：微机电系统，微小型光谱仪，生化分析，微流体分析系统，硅光栅 们甌仃 拄鷏啤痚 瞖恤 订髗拄仃甋 瓵 图标索弓图表索引图美国东北大学的型微型光谱仪图微光谱仪的共振腔阵列一图公司的微小光谱仪一图平面光波导的光谱分析原理图多孔硅微干涉滤光片图衍射光栅工作原理图光学系统像空间坐标撕明勰扣波长庀呒庸饫缓笤谧游缃沟闫矫娴腎曲线图煌庀叩拇一 加光阑子午焦点像平面点列图
2、图东芝的光谱响应曲线图光学系统与锂电池外形大小的对照图光学系统和接收系统的组合一一馄撞虲像元的线性拟含照明钠灯的光谱图一图空样品杯和去离子水的吸收光谱对比图图蓝色墨水吸光度曲线 溴甲酚绿试剂吸光度曲线血清试剂混合样品透过光谱曲线硅片制作定向光栅的示意图硅片制作的光栅的放大照片利用杵谱鞯墓庹腁扫描图一图硅片制作的光栅的放大倍电镜照片眩娩跎踮昭 符号及缩略词符号及缩略词口：衍射宽度猠互补金属氧化物动态范围，物方焦距，像方焦距 ，透过光强度，拉格朗日一赫姆霍茨不变量光栅衍射级次微型光机电系统栅的总刻划线数州光学设计软件 符号及缩略词饱和电压无信号时的电压“光线的半孔径角3蟮姆湓谖露萺时的辐射系数 第
3、一章绪论引言 中国科学院博士学位论文：用于生化分析的光谱仪微小型化的研究谱仪多年前，但是仅仅在近年的时间光谱仪器才摆脱了实验室的局限播距离，这已经可以近似为零损耗。最早将光纤技术应用于光谱仪可以追溯到上世纪年代初期，珻研制了带有光纤的分光光度计， 绾神詈掀骷和三、光谱仪的微小型化与计算机的飞速发展是分不开的历史证实了篴的远见卓识，纳米科技，量子计算和分子自组装等领域向人们展示了微小世界的巨大潜力眒还认为“最重要的一点是进行微小化技术是在微电子的平面硅工艺基础上发展起来的，主要包括表面硅加工技技术可以制作各种不同的三维微结构，如微光栅、微透镜、反射镜及光电接收 所以，利用、二元光学以及集成光学技
4、术可以设计制作微型光谱分析仪，它将具有许多大型光谱仪所不具备的优点，如重量轻、体积小、探测速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等，像普通光谱仪一样微型光谱仪有着巨大的应用市场，可以应用在实验室化学分析、临床医学检验、工业监测、航空航天遥感等领域，因而引起了人们广泛的兴趣。小型光谱仪的发展现状近年来国外出现了一些近紫外可见光和近红外波长范围的微小光谱仪，最著名光谱仪，该光谱仪适用近紫外及可见光范围衄，使用光栅分光，闪耀波长关键优点是结实耐用蛭C挥锌啥考、便携、紧凑、成本较低。该公司的最新进行测量。 痳瑂 狭缝一级光谱，在多通带检测器表面镀膜消除二级杂光， 杂散光光纤连接头公司也有一
5、种小型红外光谱仪。产品，它具有实验室 微型光谱仪的发展现状图美国东北大学的型微型光谱仪美国东北大学研制了一种由表面微机械工艺制作的甈型微光谱仪。如图所示，首先是在凸璩牡咨侠型硅构成光电二极管。光电敏感单元的上面有三层结构，由和构成底部反射镜，厚度为中心波长一半的中间空气间隙层以及上面另外一层由和构成顶部反射镜，这三层结构组成了光谱仪的共振腔。 图微光谱仪的共振腔阵列甈共振腔的阵列结构。这种器件的制作难度甚至比大型光谱仪还要小。 中国科学院博士学位论文：用于生化分析的光潜仪微小型化的研究图德国多特蒙德的旧腗光深度光刻、微电铸和微注塑三种工艺的结合。光信号由输入光纤导入波导，用蒙德的公司的凹面光栅
6、，还有美国加州大学传感器与执行器研究中心的甆等人使用各向异性腐蚀和多晶硅表面微机械工艺制作的可动闪外透射光栅，这一部分内容在本文的第五章中还将有更多的介绍。 叨，光栅周期，线宽，对于给定的系统分辨能力的进一步提高还取决于检测器特性。杂散光抑制高于。这种元件的制作工艺流程为：折射微透镜利用利用这种方法进行单个蛋白分子如白蛋白、人纤维蛋白原等的吸附动力学研究，他们称这种方法为光波导光模光谱打祔。解动力学分析、湿度和气体监测领域。其工作原理可以由下图表示擞等摧蛩蒜删羖匏飃图平面光波导的光谱分析原理 瓽热恕慷杂镁酆衔聚苯乙烯徒鹗粞趸作为平面波导层的化学传感特性进行研究。传感器原理如前所述，结构略有差别
7、。入射光透过玻璃衬底照射在耦合光栅上，有光栅耦合进入波导层形成导模，传播足够的距离后由另一个衍射光栅将在波导层传播的光耦出波导层并按波长在空间范围色散分离，然后由光电二极管阵列进行快速检测。盗，像元间距为，高度为皿，刖裳德，阵列扫描时间约为。如果使瓽直鸲詂玖系奈展馄捉辛瞬馐裕腃度的值也增大，这种变化符合朗伯比尔定律的规律。 图多孔硅微干涉滤光片毫秒内对需要的光谱段进行扫描。在选择波长范围内使用一个单像元检测器测量光强。图线性楔形光谱仪 散率与点带宽无关，而且滤光片可以根据检测器阵列设计成不同的几何形状。研究的微小型光谱仪的意义和必要性 具有现场应用价值。抗环境温度压力变化的影响，操作对于非专业
8、人员来说易于掌握。备制造商可以利用小光谱仪来制造其他分析仪器。现代计算机的飞速发展，使得人们格外重视仪器的软件配置。庞大的分析仪器，有很大一部分体积是为了实现计算分析功能，这种依托硬件的功能实现无疑增大了仪器的体积、成本，降低了仪器的灵活性。小型化仪器在不降低性能的情况下，用软件的完善其功能，使得仪器本身应用更加灵活多样，更具有弹性。 本论文研究内容发展趋势，总结微小型光谱仪发展的特点和研究意义。谱仪的光学系统，并对设计的光学系统进行结构分析和像差分析。收光谱分析实验，研究小型光谱仪的生化分析性能。以此为基础研究集成式微型光谱仪。 第二章光谱仪光学系统原理及小型化设计光谱仪器通常是利用光学色散
9、原理设计而成。根据现代光谱仪器的工作原理可以将其分为两大类：一类是基于空间色散和干涉原理的经典光谱仪，另一类是建立在调制原理上的干涉调制光谱仪。基于空间色散原理主要有光栅、棱镜光谱仪以及空间干涉原理的法布里一珀罗干涉光谱仪，而干涉调制光谱仪的代表作品是傅里叶变换光谱仪。图光谱仪器的组成原理示意图 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究接收系统的作用是测量光谱组成部分绻馄紫摺馄状蛄馄的波长和光谱仪的接收系统大致可分为三种：目视系统、摄谱系统和光电系统。称为光栅常数。图衍射光栅工作原理 第二章光谱仪光学系统原理及小型化设计，这个假设接近人眼的灵敏度。五 穗图光栅的叠级现象的长
10、波为五祝滩猭，则自由色散区为弘桓裔本文所述的微小光谱仪，由于采用线阵邮掌鳎邮展馄追段艿絚 第二章光谱仪光学系统原理及小型化设计到自由光谱范围为。由于我们只用到一级光谱，所以自由光谱恰好满足整个设式中为光程差，即根据上面两式和公式，再结合反射式衍射光栅的单个沟槽断面形状，设沟槽工作魈式中的可以由下式确定式中，口和口是入射光线和衍射光线同小反射面的法线之间的夹角。因此反射式衍射 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究初级像差理论图，光学系统物空间坐标像差可以用两个方向的垂轴量和来表示，当只有初级像差存在的时候，单色 上式中，盯为折射率，“为光线的半孔径角，为初级球差系数，跫跺
11、绮钕凳瑂图光学系统像空间坐标色差虿和倍率色差。 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究根据本论文的内容需要，以下仅对单色像差进行概略性的介绍。利用公式睿，得到：仃蛭竹烈瑉“ 。 籮 第二章光谱仪光学系统原理及小型化设计式中，为拉格朗日一赫姆霍茨不变量。“酰叩：簟瘆畸变并不破坏像面的清晰度，只是改变像的相似性。光谱仪器的狭缝宽度很窄，小型光谱仪结构设计 光谱仪器光学系统结构的选择范围很大。光谱仪器经过了近一个世纪的发展，已为了不损失这部分光能，必须使入射光束与光轴有一个倾斜角度，这样同时增大了像反射式成像系统大致可分为三类：水平成像系统、垂直成像系统和自准直成象系 第二章光
12、谱仪光学系统原理及小型化设计出射狭缝，而且存在着二次衍射和多次衍射的问题。图经典结构的光谱仪 实现便携化，同时具有可以实时和现场测量的优点。【】基于以上理由，我们制定的便携式微小型光谱仪的主要设计指标为：光谱分辨能力：啪构是将成像物镜的位置变化一下，使成像光线和入射光线在空间内的路径上交叠，这 第二章光潜仪光学系统原理及小型化设计样做既减小了整体尺寸又可以使光谱像面的位置与光栅、准直物镜及狭缝的位置在空色仪复杂的光栅调节机构，又具有摄谱仪不具备的多通道实时性，其结构如图所如图所示为小型光谱仪子午面内的光学结构布置图。为准直物镜，为了色平行光束：色散后的光束再通过反射镜成像，即为成像物镜，其曲率
13、中心在点。成像物镜接收到的是成扇形分布的多单色平行光束，其视场随波长的减小而增大，所以，成像物镜的口径比准直物镜的口径大，工作条件也相对更加复杂，由于，焦点鼻、锓浇咕啵痠、正和焦点、，我们采用物像空间等焦距的设计这将给其它结构的设计带来方便， 同时也尽可能减小了结构的外形尺寸。一 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究图微小光谱仪光学结构布置图现，由于入射角脱苌浣莊 第二章光谱仪光学系统原理及小型化设计式中3跫肚虿钕凳琒。初级彗差系数，初级像散系数，初级场曲系数，光学系统分析及评价甚至是以外，一般光谱仪的相对孔径映。准直物图高斯像面光线追迹图 系统在像面上的总的像差。：斗
14、弘耕：。， 第二章光谱仪光学系统原理及小型化设计积，在设计的时候尽量放大了相对孔径，这样使得光谱仪工作在相对较宽的光束中这将影响光谱仪的分辨能力。根据这种情况，在光栅的一侧加设渐晕光阑，去掉像差较大的一部分光束，同时在进行像差分析的过程中使角了美国鷅 设计并得到了相应的结构参数，利用这些已知的参数可以在中建立光学系统模对小型光谱仪接收系统最灵敏的波长绘制狪曲 图光线在高斯像面上的曲线 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究图庀呒庸饫缓笤谧游缃沟闫矫娴膌曲线 图煌庀叩牧芿、纩 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究图疚2煌庀叩腞曲线，由于采用共同的参考
15、光线，因此在像曲线基本上是相同分布的。光学系统的像质还可以利用点列图来评价。由一点发出的许多光线经光学系统以 一 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究出在采用离焦和拦光后其像斑减小很多。本章小结光谱仪器通常是利用光学色散原理设计而成，主要是由三部分组成的：光源和照明系统、色散止系统以及接收系统。本章主要介绍色散系统原理及小型光谱仪光学系统的设计。小型光谱仪的光学系统由准直物镜、光栅和成像物镜组成。准直物镜和成像物镜全部采用反射镜，构成无色差系统。像差是决定光谱像大小的重要因素之一，在小型光谱仪结构设计的过程中，分析了像差对光谱成像的影响。在传统光谱仪设计理论的基础上，选
16、择了交叉光路猅啪结构作为小型 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究第三章光源、接收系统及小型光谱仪的标定临床生化分析仪是南京分析仪器厂引进美国贝克曼仪器公司的产品，其选用稳定光束技术为极高速的时基分析缍从、非常高的样品流量、整个波长范五寿一究结果，。随着波长的增加而减少，这说明钨的辐射最大值相对黑体而向短波方向在进行光谱标定、分辨率测试等实验中，则选用具有标准谱线的汞灯、激光器等 接收系统光谱仪的接收系统包括光谱的接收、处理和显示。接收系统的主要任务是将分光系统输出的光信号转化并显示为被研究物质的参数的数值或图样。目前光电接收系统是测量光谱范围最宽的，整个光学光谱区均可
17、采用光电法。光电接收元件通常有两大类：光电直接转换元件虺乒獾缭和热电转换元件虺迫鹊缭，前者包括建立在光电效应上的元件夤獾缧诠獾缧驼喜愎獾缧；后者包括各种真空热电堆、热辐射接收器和气体接收器等。光电元件和热电元件虽然有着本质上的区别，但它们都是将光能最后改变成电能，都属于光电接收元件。可以和光电倍增管相比拟，并逐渐取代光电倍增管成为现代光谱仪器的光谱探测器。【】件以减少谱线重叠，如果器件采用石英窗代替玻璃窗，也可以获得较好的紫外光谱特性。并且使干扰信号放大，因此反而会干扰测量。在进行定性分析的时候，对灵敏度要求 不是特别高，在定量分析的时候，特别是在某些痕量分析的时候，要求采用较高灵敏的光电特性
18、典型值饱和输入电压饱和曝光量暗信号电压总转换效率输出阻抗甇甇直流信号输出电压压，亲R坡龀宓缪梗琕是复位脉冲电压，鞘敝勇龀迤德剩蟬是复位脉冲如图所示，在诓坑幸桓銎谇筒裳制，成分，它的幅度直接反映了像敏单元的照度，这对光谱测量十分有利，其光谱响应特 口图工作原理示意图髓图东芝的光谱响应曲线于暗电流的电压输出。与积分时间有关，如图所示，积分时间越短，相应的 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究到饱和，从而也无法实现精确的测量。 闘蓉图积分时间与的关系曲线 第三章光源、接收系统及小光瞎仪的标定以后各档的积分时间可以依此类推。性质，这种噪声对于低光强下的光学信号接收有影响。制造厂
19、改进光刻技术而减少。 生璺型兰堕竖圭兰竺堡苎锏豕幺役星得寺帽：型些箜堕壅项关键技术。计和分析，采用离焦、拦光等手段尽可能消除像差对系统性能的影响。对于光学元件图光学系统的内部结构 图光学系统和接收系统的组合栅与物镜之间的距离关系保证平谱面条件的实现。，等标准谱线。由于光谱仪与接收器的相对位置关，工一 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究波长满足非常好曲线性关系。图所示为汞灯光谱强度与像元对应关系图。在光谱光强量化值图汞灯光谱强度与像元对应关系圈然后根据得到的波长和像素的对应线性关系，可以将光谱曲线转化成光强与波长 第三章光源、接收系统及小光谱仪的标定光强量化值目“日】镜
20、腜玫墓乒馄兹譸珂一一 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究根据公式、图以及图的描述，可以得到小光谱仪样机测定光谱波的波长精度列表如下：表汞灯谱线波长精度波长 第三章光源、接收系统及小光谱仪的标定谱线的实际宽度还与谱线在光源中形成的真实宽度有关。漕线在光源中形成是复 鱿裨#础鱚衄。光谱仪的分辨率分析实际分辨率也可以由下面的公式表示 蔓三童垄堡：堡些墨竺墨尘垄堂堡盟堡塞谱线的实际宽度与谱线在光源中形成的真实宽度有关系。谱线在光源中形成是复杂的，它与光源中的各种物理过程的关系很大。这些物理过程使得谱线的自然宽度增大，并有时使谱线的轮廓产生非对称的变化。光源真实谱线的宽度可能对
21、光谱仪分辨率产生的影响在中我们已经看到。负慰矶萶：式中，；为准光物镜的焦距，为准光物镜的孔径直径。口鵴苌淇矶萢：也就确定了，而实际像宽为几何像宽和衍射像宽之和，即 口：冢口；煮样频率的一半，因此，姆直媛使缫H【鲇赾芯片的像素数，其次还受到转移传输效率的影响。光谱仪的色散元件对分辨能力有重要的影响，根据公式可以计算得到光式中，表示单个像元的宽度，相当于目占洳裳德饰;鳎騝的空间极 第三章光源、接收系统及小光谱仪的标定限分辨率应该有以下关系如果用心表示空间分辨能力，则有俊从由公式，代入微小光谱仪的设计参数：反射镜焦距，散率掣：祝嗟庇冢裨N腸在每个像元上分布的光谱为无法分辨的。本章小结本章根据小型光谱
22、仪应用目概参照传统生化分析仪及分光光度计等仪器，确定了小型光谱仪原理样机采用卤钨灯作为光源。概述了光谱仪的光电接收系统的种类及 第四章吸收光谱实验及分析光谱生化分析原理浚】卜图溶液入射和透射光示意图当一束强度为，。的平行单色光照射溶液时，一部分光被溶液吸收，部分光被界面散射，其余的光则透过溶液，如图所示，则有 第四章吸收光谱实验及分析透过光强度与入射光强度厶之比为透光度或透光率，用丁表示透光度的负对数称为吸光度或消光度，用“表示工为光程，即溶液的厚度。事实上，公式也就是朗伯比尔定律的表达式。由公式我们可以知道吸收定律是描述吸收辐射的定量关系，这一定律很早就被提出，布格屠什蟗群笤凇年和年阐明辐射
23、强度和吸收层厚度的关系，年比尔又提出辐射强度和吸收物浓度也具有类似的关系。此定律应用于许多领域，适用于所有电磁辐射和所有吸收物质，广泛用于紫外可见红外光谱区吸收测量。实际应用时，吸收与物质浓度的关系更为重要。 在一个不同波长处，测定刀个吸光度，得到含有月个未知数的疗个线性方程荧光和光化学反应的影响 第四章吸收光潜菇验及分析反射和散射效应的影响一 得较狭窄的谱线和尽量少的谱线位移，首先必须尽量减少与辐射粒子同种粒子的浓 第四章吸收光潜实验及分析吸收光谱实验通过对有色液体的吸收光谱及空样品杯吸收光谱的测定，分析有色溶液吸光度曲线，定性地研究小型光谱仪原理样机在可见光波段的化学分析功能，特别是利用线
24、阵通过小型光谱仪样机进行吸收光度测定，验证使用小型光谱仪的进行生化分析的可能性。氍样品杯一一实验系统配置如图所示。使用节中所介绍的交叉光路猲结构 中国科学院博士学位论文：可用于生化分折的光谱仪微小型化的研究小型光谱仪原理样机配合光源、光纤、样品杯及计算机等器件和仪器组成实验系统。光源采用的卤钨灯。样品置于分析专用的玻璃杯中，样品玻璃杯的口径为。光谱信号通过光纤引入光谱仪中。输出信号通过篋采集卡转换为数字信号由计算机接收，并通过专用软件处理。涨圈卤钨灯光谱曲线图可以计算出有色液体的吸光度，通过吸光度曲线就可以判断是否与目视的颜 第四章吸收光谱实验及分析色相符。另外一组是验证臼蛋白检测的溴甲酚绿法
25、，这是根据已知血清中的白蛋臼与峰。通过测试获得样品的吸光度曲线，观察其吸收峰分布。实验对象有去离子水、蓝色墨水、两种有色液体饮料：一种呈黄绿色，其主要成实验采用靘样品杯盛装分析液体，卤钨灯作为光源，然后通过聚光透镜将光光强量化值图空样品杯和去离子水的吸收光语对比图且在各波长点的吸收量很接近，透过的光谱曲线与入射光曲线的变化基本一致。二着 图去离子水吸光度曲线 第四章吸收光谱实验及分析图样品轩和蓝色墨水吸收光谱对比图由来完成的。在图中虽然没有明显的吸收峰，但是吸收谱带却是非常的清楚，这说明蓝色墨水除了对约按笥可见光的中间波段都产生较大吸收。 图样品杯和黄绿色液体样品透过光谱对比圈有一个尖峰，根据
26、波长可知应该为青蓝色，吸光度值小于。一 第四章吸收光谱实验及分析教硷删 样品管要求试剂和样品均匀混合，在姹分钟后，测定样品、标准相对试剂 第四章吸收光谱实验及分析图甁疚d寮追勇淌约镣腹馄浊撸谡范围内有很大的一 本章小结在液体样品分析实验中，分别进行了卤钨灯的光谱测量，以及洋品杯、去离子水、 第四章吸收光谱实验及分析蓝色墨水溶液、黄绿色液体溶液、深褐色液体溶液的吸收光谱的测量，通过液体样品 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光潜仪微小型化的研究第五章微型光谱仪的初步探索概述 第五章微型光曾仪的初步探索光栅的机械刻划技术由夫琅和费于年发明，那时使用的是一种叫做镜铜的 中国科学院博士学位论文：
27、司用于生化分析的光谱仪微小型化的研究的扫描角度约为。能率可以达到直婺芰嘉狾 。图甕等坷梦导庸椒苯釉贑成像器件上制作透射衍射光栅构成集成式微型光谱仪。首先在石英衬底上利用电子束曝光刻出掩蔽层铬的光栅图形，然后使用反应离子刻蚀允牡捉屑庸玫缴疃任狾 的石英槽。通过重复以上掩蔽和腐蚀的步骤可以制成简单的三阶梯光栅，得到的光谱仪系 统衍射效率可以达到，色散率为舭裨#直媛饰。由于色散后光束圈荷兰代夫特科技大学电子仪器实验室的瓾等人利用硅晶体在红外光图红外集成微型光谱仪 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究可动平台上，光栅的槽深砻娑坡聊蕴岣哐苌湫剩庹“硅光栅的设计及制作如前文所述，硅
28、光栅的制作可以分为表面硅和体硅微加工制作方法，通常使用为。的光栅，这一闪耀角度的光栅无法用在可见光波段。为了提高在可见光波段的衍射效率，必须减小光栅衍射断面与衬底水平方向所成的角度，即减小闪耀角。角度较大，在切制过程中存在困难，而且同样一个单晶体，切片的偏转角度大将造成同深度凹槽的控制也很困难。 第五章微型光谱仪的初步探索喇幅一耐綪一：吵鷌图体硅刻蚀法制作光栅的流程 为例制作光栅，其步骤如下：热氧化生长掩蔽层，或者用诒砻嫔掩蔽层；以和餮诒尾悖谇庋趸厝芤褐薪惺7垂瑁玫絭形凹槽；偃诒尾鉺蛃：一 图光栅的表面硅加工工艺流程完整流程详见上一节中的叙述，在图中简化为两步。表面上，接下来在这些凹槽模型的表
29、面再沉积掣竦亩嗑璨，并由是也、舡珊虯三个德文单词的缩写，分别该技术是在年代由德国卡尔斯鲁尔核研究中心开发而成的。自从技术开发 中国科学院博士学位论文：可用于生化分析的光谱仪微小型化的研究中间一层是有机玻璃，在波长恼凵渎饰，上下两侧的包层是共聚物，其成分为的腡，在波长处的折射率为硅光栅的部分性能测试我们分别使用婀杵面硅片制作了光栅，都是利用体硅加工工 第五章微型光谱仪的初步探索分别是放太僖和箨的扫描电镜照片。 扫描图像进行对比，如图屯所示。图粗乒庹腁形貌扫描图 图面硅光栅的蚊采柰鬽 进行了婀杵面硅片光栅的制作。对光栅的表面进行了测试，测试的结果表明，使用体硅技术制作的硅光栅其表面质量很好，可以应
30、用于色散分光。同时，还迸行了在硅光栅表面溅射反射铝膜的试验，对于铝膜的溅射工艺还需要进一步研究。硅光栅的研究目的是为了设计制作集成式微型光谱仪，选择硅光栅作为集成式微型光谱仪的色散元件是因为硅光栅具有可以得到连续色散的光谱，可以利用较为成 建立了一种基于交叉光路切尔尼一特纳结构的小型光谱仪模型，馄状砦。分析及实验结果都表明，该结构小型光谱仪能满足用于生化分析的要求。一个较大的吸收峰，深褐色溶液在整个可见光谱段都有较大的吸收，其峰值出现在本论文的创新点有： 述和理论探讨。建立了分辨率较高、波长误差小的光谱生化分析实验系统，并对系统进行了标定。对有色试剂及生化样品的吸收光谱进行了实验测试，测试结果
31、表明，该系统可满足进行生化分析的要求。进行很多工作。预计将要进行的研究工作主要包括以下几个内容： 中国科学院博士学位论文：用于生化分析的光谱仪微小型化的研究参考文献【李全臣，蒋月娟，光谱仪器原理，北京：北京理工大学出版社，。妒栏执治鲆瞧鞣沟那把丶际鹾托滤枷耄执蒲瞧鳎，琇，】：畓密工程，：縣却：砒甤。骸喂蔵耐打【】。海痺、州：畉甤。疨猌 亢桑轮居澹挛懊竦龋恢中滦臀馄滓堑纳杓疲沟缬肷猓瑅。甈凫琌掣一 曲，珻，琈篴瓾珿【】曲一酊廿肌，鯤硒髓， 琕，琈 甈縎，甈疧琒甅琄 琒緿琍琋瓵，：，辤 【浚瓵， 中国科学院博士学位论文：用于生化分析的光谱仪微小型化的研究琒 盯，築闓衄簦海痬痑湃磗甴縈瓾珼抒，。李晓
32、彤，几何光学和光学设计，杭州：浙江大学出版社，汪尔康主编，世纪的分析化学，北京：科学出版社，苛踅鹩炫嘣#牌淙旱龋琧智能化光谱仪的研制，光谱学与光谱分析，光学技术，琋，刘风军主编，医用检验仪器原理、构造与维修，北京：中国医药科技出版社，琋，【】张松祥，胡齐丰，光辐射探测技术，上海交通大学出版社， 瓸盋矗一籱琌：、甧癐她畐“绮保琂，【甁譭，”， 撕 【】，。”，：鰓畃瑄，铲畃，瓾癝，琈，琾，縈甌，籌琄琣鯿 ：厂琟勺畃縅 琂眦 甅，瓾，瓺觯琷琑畐肫，丘猻縮甃，甕謉瓹，孔猰琒 珹珻甃茄黄庆安硅微机械加工技术，科学出版社， 珊甤癐甃皊琂瓸，瓾發琍一 知识创新工程微型生化分析仪关键技术研究等科研项目。 文章：鞠挥，吴一辉，基因芯片的发展，光机电信息，鞠挥，吴一辉，光谱仪的微小型化，仪器仪表学报，琋琂琀， 、，琒专利： 致谢师王先生致以崇高的敬意和衷心的感谢。感谢师姐吴一辉博士，作为师姐在学业和工作上给了我极大的支持和信任，作为朋友在生活和学习上