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光声光谱气体分析仪应用光声效应原理介绍

发布时间:2022-04-11浏览:232次
  光声光谱技术(PAS)是基于光声(PA)效应的一种光谱技术。早在1880年,Bell就通过通讯实验发现了光声效应并做了报道,但因理论与技术的限制此后半个多世纪光声效应的应用未能得到发展,直到激光的问世光声效应的应用才得以迅速发展。光声光谱气体分析仪具有高检测灵敏度,快时间响应,可连续实时监测,小体积,可实现多组分气体等优业,光声光谱气体分析仪被广泛应用于石化分析、空气污染检测、煤矿瓦斯浓度监测、变压器油中溶解气体分析等,下面讲讲光声效应原理和光声光谱介绍:
 
  1、光声效应原理:
 
  光声效应是物理学术语,当物质受到周期性强度调制的光照射时,产生声信号的现象。用光照射某种媒质时,由于媒质对光的吸收会使其内部的温度改变从而引起媒质内某些区域结构和体积变化;当采用脉冲光源或调制光源时,媒质温度的升降会引起媒质的体积涨缩,因而可以向外辐射声波。这种现象称为光声效应。
 
  类似于交变电压作用于压电陶瓷片上产生电致伸缩,带动空气产生声波一样,交变的光照作用于媒质,也会引起媒质体积的变化,从而向外辐射声波。
 
  光声效应描述的是光与物质之间的相互作用,即当一束调制或脉冲激光照射到组织样品上时,位于组织体内的吸收体在吸收光能后出现局部热膨胀,从而产生超声波将光能转换成声能,形成外传超声波,这种超声波容易被置于组织体周围的超声探测器所接收。在入射激光波长不断改变的过程中,探测器所接收到的光声信号的强弱也将会随着吸收体的吸收谱发生对应的改变,从而获得相应的光声信号谱。这种光能转换成声能的能力,不仅取决于光子特性,而且也体现了被测物质的热学性质(导热性、热扩散率、比热等)及光谱学性质,因此,能够通过对光转换成声的能力大小的探测来确定物质的热学性质和光谱学性质。
 
  2、光声光谱:
 
  当物质吸收光受到激发后,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声信号。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。
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