光声光谱学

[拼音]：guangsheng guangpuxue

[外文]：photoacoustic spectroscopy

以光声效应为基础的一种新型光谱分析检测技术。它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。

简史

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。

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。

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/迕?sup>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。

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。光声技术是无机和有机化合物、半导体、金属、高分子材料等方面物理化学研究的有力手段，在物理、化学、生物学、医学、地质学方面得到广泛应用。

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。

参考书目

1. A.Rosencwaig，Photoacoustics and Photoacoustic Spectroscopy，John Wiley & Sons， New York， 1980.

相关推荐:爱不爱都是自己说

光声光谱学百科介绍

内容版权声明：除非注明，否则皆为本站转载文章。文章及图片版权归原作者所有，如有侵权请联系我们，我们立刻删除。