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光声光谱的原理

2022.3.03

放在密闭容器里的试样,当用经过斩波器调制的强度以一定频率周期变化的光照射时,容器内能产生同与斩波器频率的声波。这一现象称为光声效应 。
光声效应描述的是光与物质之间的相互作用,即 当一束调制或脉冲激光照射到组织样品上时,位于组织体内的吸收体在吸收光能后出现局部热膨胀,从而产生超声波将光能转换成声能,形成外传超声波,这种超声波容易被置于组织体周围的超声探测器所接收。在入射激光波长不断改变的过程中,探测器所接收到的光声信号的强弱也将会随着吸收体的吸收谱发生对应的改变,从而获得相应的光声信号谱,原理如图1所示。这种光能转换成声能的能 力,不仅取决于光子特性,而且也体现了被测物质的热学性质(导热性、热扩散率、比热等)及光谱学性质,因此,能够通过对光转换成声的能力大小的探测来确定物质的热学性质和光谱学性质。 当物质吸收光收到激发后,返回初始态可通过辐射跃迁或无辐射跃迁。前一过程产生荧光或磷光,后一过程则产生热。因为吸收光强呈周期性变化,容器内压力涨落也呈周期性。当试样是气体或液体时,其本身就是压力介质。由于调制光的频率一般位于声频范围内,所以这种压力涨落就成为声波,从而能被声敏元件所感知。声敏元件所感知的声波信号经同步放大得到的电信号为光信号。若将光声信号作为入射光频率的函数记录下来,就可获得光声光谱图。

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