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        光聲光譜氣體分析儀應用光聲效應原理介紹

        發布時間:2022-04-11瀏覽:77次
          光聲光譜技術(PAS)是基于光聲(PA)效應的一種光譜技術。早在1880年,Bell就通過通訊實驗發現了光聲效應并做了報道,但因理論與技術的限制此后半個多世紀光聲效應的應用未能得到發展,直到激光的問世光聲效應的應用才得以迅速發展。光聲光譜氣體分析儀具有高檢測靈敏度,快時間響應,可連續實時監測,小體積,可實現多組分氣體等優業,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:
         
          光聲效應是物理學術語,當物質受到周期性強度調制的光照射時,產生聲信號的現象。用光照射某種媒質時,由于媒質對光的吸收會使其內部的溫度改變從而引起媒質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,媒質溫度的升降會引起媒質的體積漲縮,因而可以向外輻射聲波。這種現象稱為光聲效應。
         
          類似于交變電壓作用于壓電陶瓷片上產生電致伸縮,帶動空氣產生聲波一樣,交變的光照作用于媒質,也會引起媒質體積的變化,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,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圍的超聲探測器所接收。在入射激光波長不斷改變的過程中,探測器所接收到的光聲信號的強弱也將會隨著吸收體的吸收譜發生對應的改變,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的熱學性質(導熱性、熱擴散率、比熱等)及光譜學性質,因此,能夠通過對光轉換成聲的能力大小的探測來確定物質的熱學性質和光譜學性質。
         
          2、光聲光譜:
         
          當物質吸收光受到激發后,返回初始態可通過輻射躍遷或無輻射躍遷。前一過程產生熒光或磷光,后一過程則產生熱。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,其本身就是壓力介質。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,就可獲得光聲光譜圖。
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