主题:【原创】“连载热电尼高利《Advanced FT-IR Spectroscopy》”之中文翻译版

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diamond
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置顶的帖子太多了,不方便大家浏览,所以决定把这两个相关的主题交替置顶。
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光声信号受到多种因素影响,具体包括:光源的强度和调制频率,样品的光学、热学、几何属性、样品池和周围介质。由Rosencwaig和Gersho为凝聚相物质的光声效应提出的一维热活塞模型,也就是RG理论已被各类文献广为参考。在RG理论中,由均一的固体样品产生的光声信号可以表示为以光声池内气体压力(也就是△P(t))的变化值为自变量的函数。
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此处ω是入射光源的角调制频率,γ是样品比热的比值,P0和T0分别是光声池气体的静压力和平均温度,Ts(0,ω)是固-气边界(界面)的复合温度,lg是样品表面至光声池窗的距离,μg是池内气体的热散射深度。显而易见,光声信号既有大小也有相位,主要由样品界面的温度决定。大小代表了光声信号的强度,相位是空间起点的标志。将公式(3-1)简化后可用于不同光学和热学条件下样品的研究。通常作为概念理解上的关系,光声信号大约与log10(βμ)成比例,并在-1< log10(βμ)<+1范围内,此处β是吸光率,μ是热散射深度。由于热散射相对较弱,热波也较易衰减,仅有某一样品深度产生的信号才会被检测到。因此热散射长度μ代表的采样深度可由下式表示:


此处f是调制频率(或连续扫描下的傅丽叶频率),α是热散射率[α=k/(ρCp),此处k、ρ、Cp分别是热传导率、密度和样品的比热]。
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3.3.3 光声信号相位和相差模型
如前简述,光声信号相位直接包含了信号源的空间信息,因此对于光谱断层分析是非常有意义的。即使对于均一的样品,光声信号会显示出与光学调制相关的相位延迟,这是因为热散射(10-6-10-3秒)总要比光学穿透(吸收,10-15-10-13秒)来得慢。相位延迟由调制频率、仪器和信号的空间来源决定。由样品内产生的光声信号到达麦克风(用于检测表面光声信号)的有限的延迟时间(△t)与相差有关,如公式3-3所示:

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通常如图3.3所示,由样品深层产生的光声信号较之浅层有着更大的相位延迟,反之亦然。另外当样品层是热厚层(此层的厚度超过热散射深度)或是不透光层(此层的厚度超过光穿透深度),则较短的相位延迟与来自同样深度样品层的较强波段相关。
将对于均一固体的经典RG理论加以扩展,可以得到对于多层物质光声信号的定量表达式。对于热层或不透光层材料的任何一层j,总的光声信号相位延迟Φj,总和与光的调制相位的关系可以表示为公式(3-4):

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此处的d、β、μ分别是样品层j或n的厚度、吸光率和热散射深度。由公式(3-4)可以看出总的光声信号延迟是在此吸收层以及以上各层间(从1至j-1层)的热传递所造成的,总的相对相位角的变化则是由所有的外部因素(样品的位置,光声池的共振,光谱仪等等)和Φ0(在给定的仪器中对样品施以一个恒定的特殊调制频率)所决定的。当j层既是热层也是光学透明层时,公式(3-4)转变为:

youguc
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楼主强人哦~~支持楼主,
最后可以整理出书了~^_^
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作者才是强人,我只是转载而已。

作者估计早已出书了,我转载仅供参考,不带任何目的性,不然难逃侵犯知识产权之嫌。
diamond
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运用公式(3-4)和(3-5)可以得到不同情况下的相差模型。假设一个具有多层结构的样品其中j层在k层之上,公式(3-6)和(3-7)描述了此类样品的实际光声相位分析的两种情况。公式(3-6)适用于j、k层都为热层(与μj和μk有关)和光透层[与βj(σj)和βk(σk)有关]的情况。公式(3-7)描述的是j为热层(与μj有关)和光透层[与βj(σj)有关],k层为热层(与μk有关)或光透层[与βk(σk)有关]的情况:


当样品只有两层结构时可以进一步简化。用于厚度测定这些模型的应用将在3.3.8章节作进一步介绍。
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3.3.4 连续扫描傅丽叶变换红外光声光谱
1970年代首次论证了将光声检测器与连续扫描傅丽叶变换红外光谱相联系的观点,如3.3.1章节所述1980年早期则总结了将干涉仪与光声光谱相结合的所有优点(通量、多路技术和定位)。(译注:此句话意义不清,清查看原文含义。)因而傅丽叶变换光声光谱广泛应用于各类样品的简单定性或非破坏性断层分析。虽然光声光谱可应用于任何电磁波谱范围,但在红外光谱范围内尤其有效。特别是对于有机物,提供样品层和/或成分鉴别所需的独特红外官能团吸收谱带在紫外-可见光区域通常是无法观测到的。在红外光谱范围,傅丽叶变换红外的较宽的光谱范围和高通量结合光声检测器的使用使其成为最为广泛的光谱技术。
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