光声光谱-贾琰

1、光声光谱的概念
光生光谱技术： 基本原理是光声效应。它是光谱技术与量热技术结 合的产物，由于光声效应中产生的声能直接正比于 物质吸收的光能，而不同成分的物质在不同光波波 长处出现吸收峰值，因此当具有多谱线（或连续光 谱）的光源以不同波长的光束相继照射样品时，样 品内不同成分的物质将在与各自的吸收峰相对应的 光波波长处产生光声信号极大值，由此得到光声信 号随光波波长改变的曲线称为光声谱。
光栅构成激光器 的谐振腔。 腔内光束既是激 光器振荡谱线 又是被测样品 的激发光束。
皮秒光声光谱仪
三倍频激光：335nm
两倍频激光：530nm
非激光光源光声光谱仪
—双光束紫外可见分光光度计
3、光声光谱的应用
用于大气检测：
图(a)1、5、6、8、11是NO的吸 收峰，其他的是H2O的吸收峰。 图（b）为汽车尾气中采集试样 的光声谱。 还可以检测出爆炸物硝化甘油、 乙二醇二硝酸酯及二硝基甲苯蒸 气的灵敏度为2.8*10-4ppm、 1.5ppm和16ppm。 此外还有54ppb的乙烯、10ppb的 NH3、70ppb的O3以及0.1ppb的SO2 等气体的含量。
1、光声光谱的概念
光生光谱技术的特点： 1、灵敏度高，可测出10-10-10-8cm-1量级微弱 光信号的吸收系数。 2、适用范围广，不仅适于测量高散射样品、 不透光样品、弱吸收样品和低浓度样品，而 且样品无论是液态、气态、固态、薄膜、粉 末或纤维均可测量。 3、样品本身就是光声信号的检测器，不必借 助光检测器。
光声光谱技术原理
光学工程 贾琰 6121203003
主要内容
1、光声光谱的概念 2、光声光谱检测的基本原理 3、光声光谱的应用
1、光声光谱的概念
光声效应： 光声效应是在1880年由A.G.贝尔发现的。 当物质受到光照射时，物质因吸收光能而受激发， 通过非辐射消除激发的过程使吸收的光能（全部或 部分）转变为热。如果照射的光束经过周期性的强 度调制，则在物质内产生周期性的温度变化，从而 使这部分物质及其邻近媒质热胀冷缩而产生应力 （或压力）的周期性变化，从而产生声信号，形成 声波。本质是能量转换。
它是光谱技术与量热技术结合的产物由于光声效应中产生的声能直接正比于物质吸收的光能而不同成分的物质在不同光波波长处出现吸收峰值因此当具有多谱线或连续光谱的光源以不同波长的光束相继照射样品时样品内不同成分的物质将在与各自的吸收峰相对应的光波波长处产生光声信号极大值由此得到光声信号随光波波长改变的曲线称为光声谱
2、光声光谱检测的基本原理
2、光声光谱检测的基本原理
• 光源的选择：用可调谐激光或线调谐激 光，提供在近红外到中红外光谱区，除 了要有较高的光谱强度外，还要有较宽 的调谐范围和较窄的光谱线宽。除了用 激光光源外，也可以用光谱灯电源，如 氙灯。
2、光声光谱检测的基本原理
光声池是光声光谱检测中的核心部件，既是气 体样品的容器，又装置了微音器或其他装置检 测激光作用下产生的光波。 光声池通常分为共振型与非共振型两类。
2、光声光谱检测的基本原理
调制器：一般可采用单色仪和斩波器组合实现波长调 制。 声敏元件：其作用是将光声信号转换为电信号，对于 气体样品常用微音器作为声敏元件，对于液体及固体 介质常采用压敏元件。 信号处理系统：采用具有低噪声特性的锁相放大系统。
长程光声光谱仪
激光器腔内光声池光声光谱仪 由反射镜和反射
3、光声光谱的应用的应用
用于固体的研究：
图（a）为粉末在300K下的 归一化光声谱。 图（b）为4.4um厚的晶体 在300K的吸收光谱。 图（c）为粉末在300K的漫 反射光谱。