拉曼光谱技术是识别物质成分的重要手段之一,它具有谱峰尖锐、探测范围广和微区域探测的特点。论文在火星表面物质成分探测的大背景下,分析了拉曼光谱技术比其他曾用在火星表面物质探测的光谱技术(可见近红外光谱技术、穆斯堡尔光谱技术和X射线荧光光谱技术)的一些优势。并结合RLS和SHERLOC两台即将用于火星探测的拉曼光谱仪,指出了拉曼光谱技术在火星探测方面的可行性。本论文综合考虑了拉曼光谱技术的难点,并结合火星表面的实际探测情况,解决了用于火星表面物质探测的远程拉曼光谱仪中的两个关键问题。第一个关键问题是卡塞格林望远系统的设计,主镜和次镜均采用抛物面,入瞳直径200mm,物距1.5-2.5m,次镜可移动。第二个关键问题是预处理算法的编写,采用小波变换和多项式拟合的算法,分别去除拉曼光谱原始信号中的随机噪声和荧光背景。小波变换采用‘sym5’小波母函数进行5层小波分解,软阈值去噪后再重构信号。多项式拟合的关键点是先对去噪后的信号进行了求导,用导数在0附近一定范围内(约±10)的点进行多项式拟合,拟合多次让背景更准确,再从去噪后的谱图中扣除荧光背景,得到最终的拉曼光谱图。为了对远程拉曼光谱仪进行实验验证,并初步验证它用于火星表面物质探测的可行性,选用了在火星表面已被探测到的四种物质——方解石、橄榄石、赤铁矿和辉石,以及一种有机物——葡萄糖,作为实验样品。利用远程拉曼光谱仪对几种样品进行了探测,并用编写的小波变换和多项式拟合的算法对原始信号进行了光谱预处理,对最终数据进行光谱分析,得到了比较可靠的结果,初步验证了仪器的性能。