光声光谱法简介'

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２ ０微 米 ，由 图 ２可 见 ，光 散 射 法 得 到 的 工作 哇 线 受 粒 径 大 小 的 影 响大 ，工作 曲 线 为 二 条 ， ｌ ｝
而 光 声 谱 法 受 粒 径 大 小 的 影 响 小 ，工 作 哇线 为一 条 ，实验 结 果 表 明 ，光 声 谱 法 的 灵 敏 度 比比 ｌ ｝
法所不能达 到的． 例如 ，ａｍ ｎ 等 耷实验 中 ， Ｌｈ ａｎ 得到的 Ｄ 一叶红 素的检测极限约 为 ００ｎｃ ． ８ｇｍ
（ 收 系 数 为 ２ ２ 】－ｃ ） 吸 ． × ０ ＊ｍ ｛在 氯仿 中硒 的检 测 极 限 为 １ｎ ／ ｍ ，相 应 的 吸 收 系数 为 ３ ５ ５ｇｃ ． × １ ｃ ｍ～． ０ 又如在 作 ｓ 一的 比浊 分 析 时 ，一直 是 用 Ｂ Ｓ 悬 浊 液 ， ａ Ｏ 粒 径 分 布 约 为 ０ ５ ｏｌ ａ Ｏ－ ＢＳ ．
是 从 汽 车 尾 气 中所 采 集 试 样 的光 声 谱 ． 通 常 空 气 水 蒸 汽 存 在 的 情 况 下 ，能 检 测 到 ５ ｐｍ 的 在 ０ｐ ＮＯ． 能 检 测 出 实 验 室 的 大 气 中 ０ １ ｐ 的 Ｎ 并 ．ｐｍ Ｏ，交 通 公 路 上 空 大 气 中 ２ ｐ 的 Ｎ Ｐ ｔｌ ｐｍ Ｏ． ａｅ 等 ］ 用气 球 携 带 的光 声 谱 系统 考 察 了 同温 层 Ｎ 浓度 在 １ 点 到 ２ Ｏ １ ０点 ３ ０分 之 间 的变 化 ；实验 结 果 表 明 ｝有 阳 光 照 射 和 无 阳光 照 射 时 同温 层 Ｎ 浓度 的 变 化 ，有 力 地 支 持 了 同 温 层 Ｏａ 衡 和 Ｏ 平 ＮＯ 在平 衡 中 起 催 化作 用 的模 型 ． 像这 样 高灵 敏度 、 难 度 要 求 的 大 气 化 学 研 究 ，用 通 常 的光 高
谱 法 是 难 以实 现 的． 些 论 文报 道 了 用光 声 谱 法 检测 出爆 炸 物 硝 化 甘 油 、 有 乙二 醇 二 硝 酸酯 及二
硝 基 甲 苯 蒸 气 的灵 敏度 已分 别 达 到 ２ ８ ０ ｐ １ Ｓ ｐ 和 １ ｐ ｍ． 外 能 检 测 出 Ｓ ｐ ｂ的 ． ×１ ～ｐ ｍ、 ． ｐｍ ６ｐ 此 ４ｐ ’
浊 法 高 两 个 数量 级．
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『 ａｏ 牲径 对 ｓ 工作 线 的影响 ２Ｂ ｓ 一 ０ ａ 光 敞射法 ｂ 激光 光声光 涪法
３ 用于固 体 的研 究
光 声 光 谱 法 可 不受 被 测 固 体 样 形 态 的 限 制 ，保 持 试 样 在 原 始 状 态下 进 行 测定 ． 图 （ ） 如 ａ 为
ＣｒＯａ 粉末 在 ２
３ ０Ｋ 归一 化 的 光 声 谱 Ｉ（ ） ４ ｄ 厚 的 Ｃ 晶体 在 ３ ０Ｋ 的吸 收 光 谱 ；（ ） ０。 ｂ 为 ．Ⅲ ｒ Ｏｓ ０。 ｃ
第 ３期
庄炳 游 ： 光 声 潜法 简介
０ ３
为 ｃ， 粉末 在 ３ ０Ｋ 的 漫 反 射 光 谱 ． 光 谱 Ｏｓ ０￣ 从 图 上 都 观 察 到 口 在 ４ ０和 ６ ０ ｍ 的 两 个 ６ ０ｎ
谱 是相 同的 ；虽然 全血 中其他蛋白质和娄脂物 的存在所 引起 的光 散射 ，给传统光 谱的应用带 来 很 多 困难 ，然 而 却不 会 给 光 声 谱 法 招 致 麻 烦 ． 时 还 研 究 了海 藻 、 菌 眼 的 水 晶 体 以 及 同 细 人 新生 鼠活 体组织变化 等 ． 】 由此可 见此 法作为生物及 医学 中的研 究及 诊断工具 ， 其前景 是非
Ｎｏ ３Ｉ １ ９ ） ９０
光 声 光 谱 法 简 介’
庄 炳 游
（ 昌雄 师 专 化 学 系 ）
摘要 光产光谱法是一种新的分析剥试技术． 其主要特点是使用高强度的连续光源－ 是敏度 高，
分 辩 率 好 － 千 高应 射 、 对 高氍 射 － 透 明 试 样 等 均 能 直接 洲 定 ・ 唯 一 能 非 玻 虾 性 地 对 材 料 不 同深 度 不 是
山东 师大学 报（ 自熊科学 版 ） １９ 年 第 ５ ９０ 奄 ３期 （ ３ 期 ） 总 ｌ
Ｊ ｕｒ ￣ ｏ ｈ ｎ ｖ ｒ ａ ｏ ｎ ｆＳ ａ ｄ ｎｇ Ｎｏ ｍ ｌＵｎｉ ｅ ｓｔ ｖ ｒｉ ｙ
（ ｔ￣ｔＳ ｉｎ ｅ ． ｔ． Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃｓ Ｆ ｉｎ）Ｖｍ． ｄｔｃ ５．Ｎｏ． （ ３
特 性 ： ２ｒ 的 Ｓ ｒｒ 带 ，４０ ｍ 到 ５ ０ｍ ４０ｍ ｉ ｏｅ 谱 ５ｎ ５ｎ 之 间 的类 胡罗 素 谱 带 ，６ ０ ７Ｏ ｍ 之 间 ０ 到 ０ｎ
田 ３ ｃ ｏ的嗷收 ｌ谱ｓ ｎ 光
的叶 绿 素 谱 带 结构 ；从 而 提 供 有关 正 常 和 反 常 的 植物 生 长 过 程和 病 态 的 宝 贵 资料 ． 如 用 此 又 法 直 接 测 定 了血 中红 血球 的朊 带及 氧络 血 红朊 的特 征谱 ｝获得 的光 声谱 与 提 取 出 的 相 应 吸收
晶场 谱 带 ，光 声 谱 比漫 反 射 谱 的 分 辩 率 要 高
得 多 ． 且 光 声 光 谱 法 已 用于 研 究 金 属 半导 并
体 和 绝 缘 体 表 面 上 吸 着 的 和 化 学 吸 附 的 分
子 ，这 种 研 究可 在 任 何 波 长 下 进 行 ，只 要 在
该波 长 下 被 研 究 的 物质 既是 非 吸 收体 又是 对 光 的 强 反 射 体 ；二 者 具 备 其 中一 条就 可 得 丑
研 究． 此 光 声 技术 已应 用 于 物 理 、 学 、 物 因 化 生
强
渡 数 （ｍ 。 ｃ ）
１ ‘ ａ ｆ Ｎ０ ２ ｐ ｍ 收 谐 ☆ （ Ｏｐ 吸 （ ） 汽 车排 气 Ｉ 啦 牧 ｂ 奉的
学 及 医学 等 各小 领 域 ，下面 简要 介 绍 此法 的 应
参 考 文 献
１ 事 长涪 ， 予光谱新 技 术・ 京 ｔ 分 北 科学ｉ ｌ杜 ．１ ３ ６ ６ 【ｌ ｝眨 ９６ ６ ２ 烨 田嗣郎 著 ． 赵费文 等障．光 声光 法及其应 ｊ ．台肥 ： 盘教 育出版社 ，１ ８ ．１５ １ ８ Ⅱ 安 ９３ ３ － ３ ３ ＾ 罗淼ｊ 蒋， ． 电 王挂傻 普译．１声学 魁声 学 ． 京 ： 毙 北 科学 『 板社 ． ９ ｅ ｅ ． ０ ～２ ． ｌ ～２ ５ 出 １ ８ ｌ １ ２ １ ２ ｅ ３
用概 况 ．
１ 用 于 大 气 检 测
ＮＯ是 最早 用于 光 声 光 谱 法 测 定 的 大 气 污 染 物 质 ，利 用 自旋 反 向 Ｒ ｍａ ａ ｎ激 光 源 研 究 公路
・
市 文 献 山 东 省 第 一 届 分 析 － 试 会 议 收 录 测
收樯 日期 Ｊ１８ —０ —１ ８ ３ ５ ９
进 行剖 面分析 的一种技 术．
ｏ 引
言
早 在 １８ ８ ０年 Ａ． Ｂ ｌ 发现 了 固 体光 声 效 应 ，并 向 美 国 科 学 促 进 协 会 提 出 了 一 份 关 于 光 Ｇ． ｅ ｌ 声仪 的 工 作 报 告 ｝ ｌ除 了研 究 固 体 的 光 声效 应 外 ，于 １８ 年 还 研 究 了液体 和 气 体 的 光声 效 ｅ ’ Ｂｌ ８１ 应 ． 年 ＪＴ ｎａｌ 过 红外 线 的 吸 收 ，观 测 到 气 体 的光 声 效 应 ，Ｗ． ｎｇｎ通 过 可 见 光 和 紫 同 ． ｙ ｄ ｌ通 Ｒ６ｔｅ 外 线 吸 收 也 观 测 到 气 体 的 光 声 效 应 ． 后 这 方 面 的 进 展缓 慢 ，直 至 １ ３ 之 ９ ８年 ，Ｍ． Ｖｅ ｇｒｖ Ｌ ｉ ｃｏ ｎ 利 用 这 一 现象 来 研 究气 体 对 红 外 光 的 吸收 并 测 定 气 体 混 合 物 各 成 分 的 浓 度 ，将 所 用仪 器 定 名 为 光 声 计． ９ Ｌ ｆ 用两 个 光 声 池 ，发 明 了 差 示 式 自动气 体 分 析仪 ． 后 ， 声 效 应 主 要 用 １ ｄ ３年 ｕｔ 其 光 于 测 定 气 体 试 样 ，直 至 ｌ７ ９ ５年 Ｍａ ｇ 决 了研 究 固 体和 半 固 体 物 质 的 技 术 之 后 ，光 声 学 和 ｕｈ解 光 声技 术 在 理 论 研 究和 实 际应 用方 面都 获 得 了 迅 速 发 展 ．
ｌ２ ０
山百度文库东 师 大 学 报 （自 然 科 学 舨 ）
９０ ９ 正
交 通 产 生 的 ＮＯ 的浓 度 ，图 １是这 项研 究 中 所获 得 的 光 声 谱 ．ａ 图 １ ５ ６ ８ １ （） ． ． ． ． １是 Ｎ 的 吸 收 Ｏ 峰 ， 他是 Ｈｚ 的 吸 收 峰 ． 用不 易受 水 蒸 汽 吸 收 干 扰 的 峰 ６和 峰 ８ 测 定 ＮＯ的 浓 度 ． ｂ 圈 其 Ｏ 利 来 （）
乙 烯 、 ０ｐ ｌｐｂ的 Ｎ ７ ｐｂ的 ｏ３ 及 ０ １ｐ Ｈｓ ０ｐ 、 以 ． ｐｂ的 Ｓ Ｏ 等 气 体 的 含 量 ．
２ 用 于液 体 测定
对 液 体 试 样 ， 用 激 光 器 作 光 源 时 ， 声 谱 法 是 一 种 灵 敏 度 极 高 的 检 测 方 法 ． 传统 光度 当 光 是
常广 阔 的．
总 之 ，光 声 光 谱 法 不 仅 用 于上 述 几 方 面 ．而 且 亦 能进 行 撅 低 温 试 样 的 测 定 ，以及 在 催 化 和 化学 反 应 等领 域 中应 用． 别 是 近 年 来 ，傅 里 叶 变 换 光 声 仪 及 光 声 显 微镜 的 使 用 ，更 使 此 特 法 取 得 了 显著 的 进 展 ， 为 一 种 新 型 的测 量 技 术 ． 然 它 仍 处 在 发 展 阶段 ，但作 为 研 究 和 分 成 虽 析 的 工 具 ， 所表 现 出 的潜 力 几 乎是 无 限 的． 它
此 法 所 使 用 光 谱 仪 主要 由光 源 、 波 器 、 声 池 、 敏 元 件 、 大 器 及 信 号 处理 系 统 等 组 斩 光 声 放 成． 测 定 原 理 是 物 质 吸 收 光 后 产 生 热 ，再 测 定 由热 生成 的声 波 的 光谱 ． 采 用 激 光 器 作 光 源 其 若 时 ， 单 色 光 的 功 率 要 比复 色 光 分 光 后 所 得 到 其 的 单 色 光 功 率 高 得 多 ，且 随激 发 光 源 强 度 的 增 大其 光 声 信 号 线 性 地 增 大 ，因 而 光 声 光 谱 法 的 灵 敏 度 是 很 高 的 ｝同时 由 于 激光 器 输 出 的 激 光 谱 带宽 度 很 窄 ，不 言 而 喻 其 分 辩 率 是 好 的 ；此 外它 还具 备适 应 性 广 的 特 点 ，即 能 对各 种 原 始 试 样 （ 、 、 ） 接 进 行 测 定 ， 吸光 度 法 难 固 液 气 直 对 于 研 究的 高 反射 、 高散 射 、 透 明 试 样 亦 能 进 行 不
理 想 的 光声 谱 图 一．
４ 用 于 生 物 及 医 学 的 研 究
光 声 光谱 法 最 有希 望 的 应 用之 一 是 在 研 究生 物及 医学 方 面 ｝它 可 提 供 完 整 无 损 的 生
物 组 织 的 有 关 资 料 ． 由 未 损 伤 的绿 叶 的 光 如
声 谱 图清 楚 地 表 明 了其 中叶绿 体 的 所有 光学