光聲光譜氣體分析儀應用光聲效應原理介紹

　　光聲光譜技術(shù)(PAS)是基于光聲(PA)效應的一種光譜技術(shù)。早在1880年，Bell就通過(guò)通訊實(shí)驗發(fā)現了光聲效應并做了報道，但因理論與技術(shù)的限制此后半個(gè)多世紀光聲效應的應用未能得到發(fā)展，直到激光的問(wèn)世光聲效應的應用才得以迅速發(fā)展。光聲光譜氣體分析儀具有高檢測靈敏度，快時(shí)間響應，可連續實(shí)時(shí)監測，小體積，可實(shí)現多組分氣體等優(yōu)業(yè)，光聲光譜氣體分析儀被廣泛應用于石化分析、空氣污染檢測、煤礦瓦斯濃度監測、變壓器油中溶解氣體分析等，下面講講光聲效應原理和光聲光譜介紹：

　　1、光聲效應原理：

　　光聲效應是物理學(xué)術(shù)語(yǔ)，當物質(zhì)受到周期性強度調制的光照射時(shí)，產(chǎn)生聲信號的現象。用光照射某種媒質(zhì)時(shí)，由于媒質(zhì)對光的吸收會(huì )使其內部的溫度改變從而引起媒質(zhì)內某些區域結構和體積變化；當采用脈沖光源或調制光源時(shí)，媒質(zhì)溫度的升降會(huì )引起媒質(zhì)的體積漲縮，因而可以向外輻射聲波。這種現象稱(chēng)為光聲效應。

　　類(lèi)似于交變電壓作用于壓電陶瓷片上產(chǎn)生電致伸縮，帶動(dòng)空氣產(chǎn)生聲波一樣，交變的光照作用于媒質(zhì)，也會(huì )引起媒質(zhì)體積的變化，從而向外輻射聲波。

　　光聲效應描述的是光與物質(zhì)之間的相互作用，即當一束調制或脈沖激光照射到組織樣品上時(shí)，位于組織體內的吸收體在吸收光能后出現局部熱膨脹，從而產(chǎn)生超聲波將光能轉換成聲能，形成外傳超聲波，這種超聲波容易被置于組織體周?chē)某曁綔y器所接收。在入射激光波長(cháng)不斷改變的過(guò)程中，探測器所接收到的光聲信號的強弱也將會(huì )隨著(zhù)吸收體的吸收譜發(fā)生對應的改變，從而獲得相應的光聲信號譜。這種光能轉換成聲能的能力，不僅取決于光子特性，而且也體現了被測物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)(導熱性、熱擴散率、比熱等)及光譜學(xué)性質(zhì)，因此，能夠通過(guò)對光轉換成聲的能力大小的探測來(lái)確定物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)和光譜學(xué)性質(zhì)。

　　2、光聲光譜：

　　當物質(zhì)吸收光受到激發(fā)后，返回初始態(tài)可通過(guò)輻射或有或無(wú)的躍遷。前一過(guò)程產(chǎn)生熒光或磷光，后一過(guò)程則產(chǎn)生熱。因為吸收光強呈周期性變化，容器內壓力漲落也呈周期性。當試樣是氣體或液體時(shí)，其本身就是壓力介質(zhì)。由于調制光的頻率一般位于聲頻范圍內，所以這種壓力漲落就成為聲波，從而能被聲敏元件所感知。聲敏元件所感知的聲波信號經(jīng)同步放大得到的電信號為光聲信號。若將光聲信號作為入射光頻率的函數記錄下來(lái)，就可獲得光聲光譜圖。