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[声学基础] 光声效应

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发表于 2007-1-12 18:53 | 显示全部楼层 |阅读模式

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哪位对光声效应有研究?
光声效应有很多应用,是一个值得关注的研究、应用领域。
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 楼主| 发表于 2007-1-12 18:53 | 显示全部楼层

photoacoustic effect

当物质受到周期性强度调制的光照射时,产生声信号的现象。光声效应是在1880年由A.G.贝尔发现的。它的机理是:当物质受到光照射时,物质因吸收光能而受激发,然后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,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,因而产生声信号,此种信号称光声信号。光声信号的频率与光调制频率相同,其强度和相位则决定于物质的光学、热学、弹性和几何的特性。
 光声信号可以用传声器或压电换能器进行接收,前者适用于检测密闭容器内的气体或固体样品产生的声频光声信号;后者还可适用于检测液体或固体样品的光声信号,检测频率可以从声频扩展到微波频段。
 由于在光声效应的测试中,检测的是被物质所吸收的光能与物质相互作用以后产生的声能,因此利用光声效应检测物质的组分和特性是非常灵敏的。光声效应的主要应用有以下两个方面。
 ①光声谱技术。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。光声谱实际上代表物质的光吸收谱,因此利用光声效应可以检测物质的组分。由此研制成功一种新的光谱分析的工具──光声谱仪,它广泛用于气体及各种凝聚态物质的微量甚至痕量分析。由于它的检测灵敏度高,特别是由于它对样品材料没有限制,不论透明或不透明、固体或半固体(包括粉末、污迹、乳胶或生物样品等)都可以进行分析,从而成为传统光谱技术的补充和强有力的竞争者。
 ② 光声显微镜技术。近年来,利用聚焦的激光束在固体样品表面扫描,对不同位置处产生的光声信号的振幅和相位进行测量,从而来确定样品的光学、热学、弹性或几何结构,由此发展一种光声显微镜或光声成像技术,可对各种金属、陶瓷、塑料或生物样品等的表面或亚表面的微细结构进行声成像显示,特别是对集成电路等固体器件的亚表面结构进行成像研究,成为各种固体材料或器件非破坏性检测的有效工具。
 楼主| 发表于 2007-1-12 18:58 | 显示全部楼层
光声效应:
    光声效应是由气体分子吸收特定波长的电磁辐射(如红外光)所产生。气体吸收辐射后导致温度上升,此时如将气体置于密闭容器,温升相应导致气体压力增高。如采用脉冲光源照射密闭气体,利用灵敏的微音器即可探测到与脉冲光源频率相同的压力波。
 楼主| 发表于 2007-1-12 19:00 | 显示全部楼层
早在1880年,Bell在实验室就发现了光声效应。当用光辐照某种吸收体时,吸收体吸收光能量而产生温升,温度升降引起吸收体的体积胀缩,产生超声波,这种现象称为光声效应。在七十年代,光声效应被用于光谱研究,形成了光声光谱技术。在八十年代光声效应被引入生物组织成像领域,形成了生物组织的光声层析成像技术。
 楼主| 发表于 2007-1-12 19:01 | 显示全部楼层
Alexander Graham Bell于1880年发现,但直至20世纪70年代后,随着微信号检测技术的发展,高灵敏微音器和压电陶瓷传感器的问世,光声效应及其应用的研究才重新活跃起来。
 楼主| 发表于 2007-1-12 19:02 | 显示全部楼层
以上是在网络上搜到的一些资料,希望大家对这个感兴趣:lol
发表于 2007-1-18 16:51 | 显示全部楼层
很好!
1)典型物质在对20-20000hz声音段的光声谱曲线啥样?只是简单的平移?
2)使用什么样的分析仪器?
3)各种物质的光声谱曲线与其光谱曲线有什么大的区别?
4)分析测量起来有哪些优势呢?
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