主题:【讨论】光声光谱仪器有谁知道是怎么样的原理以及实际应用

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光声光谱仪器有谁知道是怎么样的原理以及实际应用
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chengjingbao
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没玩这款表,非常想见到其实际应用。

借助网络我了解一些,看看能不能对楼主有所帮助。



中文名称:光声光谱



英文名称:photoacoustic spectroscopy

定义:入射光经音频速率斩光器调制后照射在密闭样品池中的物体上,引起密闭池中气体压力的波动而产生声波,利用灵敏的微音器探测这种声波信号与入射光波长关系的技术。



光声光谱概念(photoacousticspectroscopy,PAS)



  一种基于光声效应发展起来的光谱技术。可用于测定传统光谱法难以测定的光散射强或不透明的样品,如凝胶,溶胶,粉末,生物试样等,目前广泛应用于物理,化学,生物医学和环境保护等领域。



光声效应



  放在密闭容器里的试样,当用经过斩波器调制的强度以一定频率周期变化的光照射时,容器内能产生同与斩波器频率的声波。这一现象称为光声效应。



光声光谱



当物质吸收光收到激发后,返回初始态可通过辐射跃迁或无辐射跃迁。前一过程产生荧光或磷光,后一过程则产生热。因为吸收光强呈周期性变化,容器内压力涨落也呈周期性。当试样是气体或液体时,其本身就是压力介质。由于调制光的频率一般位于声频范围内,所以这种压力涨落就成为声波,从而能被声敏元件所感知。声敏元件所感知的声波信号经同步放大得到的电信号为光信号。若将光声信号作为入射光频率的函数记录下来,就可获得光声光谱图。

chengjingbao
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光声光谱检测基本原理



用一束强度可调制的单色光照射到密封于光声池中的样品上,样品吸收光能,并以释放热能的方式退激,释放的热能使样品和周围介质按光的调制频率产生周期性加热,从而导致介质产生周期性压力波动,这种压力波动可用灵敏的微音器或压电陶瓷传声器检测,并通过放大得到光声信号,这就是光声效应。若入射单色光波长可变,则可测到随波长而变的光声信号图谱,这就是光声光谱。若入射光是聚焦而成的细束光并按样品的x-y轴扫描方式移动,则能记录到光声信号随样品位置的变化,这就是光声成像技术。





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2012/12/26 18:30:11 Last edit by chengjingbao
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仪器



光声光谱的设备及其原理如图所示。入射光为强度经过调制的单色光,光强度调制可用切光器。光声池是一封闭容器,内放样品和传声器。图中所示的是固体样品,样品周围充以不吸收光辐射的气体介质,如空气。若是液体或气体样品,则用样品充满光声池。传声器应很灵敏,对于气体样品,电容型驻极体传声器比较适宜,它配以电子检测系统可测10-6℃的温升或10-9焦/(厘米3·秒)的热量输入。对于液体和固体样品,最好采用与样品紧密接触的压电陶瓷检测器。 【注】因无法显示小标字,上文中“10-6℃”表示10的负6次方度;“10-9焦”表示10的负9次方焦尔;“厘米3”表示立方厘米。



chengjingbao
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光声腔



  光声腔是光声光谱检测仪器中最为核心的部分。它是一个装有传声器、放置被测样品的密闭腔体。其实质就是



  “光-热-声”的转换器。



  设计光声器一般要求:



  1,良好的声屏蔽,没有外界噪音的干扰。



  2,尽量避免激光与池壁或者传感器的直接作用,以减少噪音。



  3,尽可能增强样本的辐射光强,或池内的声音共振,提高信噪比。

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2012/12/26 18:31:28 Last edit by chengjingbao
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光声光谱应用



由于光声光谱测量的是样品吸收光能的大小,因而反射光、散射光等对测量干扰很小,故光声光谱适于测量高散射样品、不透光样品、吸收光强与入射光强比值很小的弱吸收样品和低浓度样品等,而且样品无论是晶体、粉末、胶体等均可测量,这是普通光谱做不到的。光声效应与调制频率有关,改变调制频率可获得样品表面不同深度的信息,所以它是提供表面不同深度结构信息的无损探测方法。



光声光谱学是光谱技术与量热技术结合的产物,是20世纪70年代初发展起来的检测物质和研究物质性能的新方法。光声技术在不断发展,已出现适用于气体分析的二氧化碳激光光源红外光声光谱仪,适用于固体和液体分析的氙灯紫外-可见光声光谱仪 ,以及傅里叶变换光声光谱仪。光热偏转光谱法、光声拉曼光谱法、光声显微镜、激光热透镜法及热波成像技术都在迅速发展。光声光谱技术在物理、化学、生物学、医学、地质学、材料科学、智能电网中变压器在线监测等方面得到广泛应用。







国内外研究现状



1880年A.G.贝尔发现固体的光声效应,1881年他又和J.廷德尔和W.K.伦琴相继发现气体和液体的光声效应。他们将气体密封于池子里,用阳光间断照射池中样品,通过接到池上的一个听筒听到了某种声响。



  20世纪60年代以后,由于微信号检测技术的发展,高灵敏微音器和压电陶瓷传声器的出现,强光源(激光器、氙灯等)的问世,光声效应及其应用的研究又重新活跃起来。对大量固体和半导体的光声研究发现,光声光谱是一种很有前途的新技术。



  光声技术在不断发展,二氧化碳激光光源红外光声光谱仪适用于气体分析;氙灯紫外-可见光声光谱仪适用于固体和液体的分析;傅里叶变换光声光谱仪能对样品提供丰富的结构信息。光热偏转光谱法、光声喇曼光谱法、光声显微镜、激光热透镜法及热波成像技术都在迅速发展。





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由于光声光谱测量的是样品吸收光能的大小,因而反射光、散射光等对测量干扰很小,故光声光谱适于测量高散射样品、不透光样品、吸收光强与入射光强比值很小的弱吸收样品和低浓度样品等,而且样品无论是晶体、粉末、胶体等均可测量,这是普通光谱做不到的。光声效应与调制频率有关,改变调制频率可获得样品表面不同深度的信息,所以它是提供表面不同深度结构信息的无损探测方法。



光声光谱学是光谱技术与量热技术结合的产物,是20世纪70年代初发展起来的检测物质和研究物质性能的新方法。光声技术在不断发展,已出现适用于气体分析的二氧化碳激光光源红外光声光谱仪,适用于固体和液体分析的氙灯紫外-可见光声光谱仪 ,以及傅里叶变换光声光谱仪。光热偏转光谱法、光声拉曼光谱法、光声显微镜、激光热透镜法及热波成像技术都在迅速发展。光声光谱技术在物理、化学、生物学、医学、地质学、材料科学、智能电网中变压器在线监测等方面得到广泛应用。







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由于光声光谱测量的是样品吸收光能的大小,因而反射光、散射光等对测量干扰很小,故光声光谱适于测量高散射样品、不透光样品、吸收光强与入射光强比值很小的弱吸收样品和低浓度样品等,而且样品无论是晶体、粉末、胶体等均可测量,这是普通光谱做不到的。光声效应与调制频率有关,改变调制频率可获得样品表面不同深度的信息,所以它是提供表面不同深度结构信息的无损探测方法。

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程工 说的有道理    的确有待加强,在实践中成长,成才,而不是成材。
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