光声光谱技术进行气体检测研究综述_逯美红.pdfVIP

2011年10月 长治学院学报 ,2011Oct. ,No.5 光声光谱技术进行气体检测研究综述 逯美红，郝瑞宇，王志军，何春乐，周小芳 (长治学院电子信息与物理系，山西长治046011) 摘 要：光声光谱技术是近几年发展起来的一种以光声效应为基础的新型光谱分析检测技术。基于 其极高的检测灵敏度，已成为一种快速、安全、可靠、有效的微量气体检测技术手段。文章对光声光谱气体 检测的基本原理及其在气体检测研究中的必威体育精装版进展进行了概括和总结，并对其在乙烯等果蔬气体检测中 的研究前景进行了分析。 关键词：光声效应，光声光谱，微量气体检测，乙烯 中图分类号：O433.5文献标识码：A 文章编号：1673-2014（2011）05-0029-04 的气体传播,就产生了压强。如果照射的光束经过 引言 周期性的强度调制，则容器内气体的压强也将按 基于光声效应的光声光谱技术作为一种微量 同样的频率周期变化，因而产生声信号，此种信号 气体检测手段，具有高灵敏度、高选择性、动态检测 称光声信号。光声信号的频率与光调制频率相同， 范围大等优点，受到了国内外研究人员的重视。光 其大小正比于样品吸收的光能量，可以用高灵敏度 声效应是1880年美国著名科学家Bell在固体中首 的微音器或压电换能器接收，其强度和相位则决定 先发现的，随后在1881年也很快发现了液体和气 于物质的光学、热学、弹性和几何的特性，即：容器 [1-2] 体中有同样的效应 。20世纪七十年代初，Kerr和 内样品经过强度调制的单色光照射后能产生与斩 Atwood首次报道了利用激光光声光谱法探测气体 波器同频率的声波，这一现象称为光声效应（pho- [3] 的弱吸收，促进了气体光声光谱技术的研究 。当 toacousticeffect）。 今，光声光谱技术凭借其检测灵敏度高且可以实现 1.2 光声光谱技术 多种微量气体同时检测的优势，已发展成为一种新 在光声效应的检测中，检测的是被物质所吸收 兴研究领域，在物理、化学、生物、材料等领域得到 的光能与物质相互作用以后产生的声能。由于光声 了广泛的应用，是国际上的研究热点之一。 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， 1 光声光谱技术的物理机制 因此当具有多谱线（或连续光谱）的光源以不同波 1.1 光声效应的产生 长的光束相继照射样品时，样品内不同成分的物质 放在密闭容器里的样品，当受到光照射后，样 将在与各自的吸收峰相对应的光波波长处产生光 品的分子吸收光能且被吸收的光能通过非辐射消 声信号极大值，由此得到光声信号随光波波长改变 除激发的过程使吸收的光能（全部或部分）转变为 的曲线称为光声光谱。因为只有被吸收的光能才转 热。相当于样品被入射光加热，热流向容器内周围 换为光声信号，所以光声光谱图与吸收光谱是相吻 收稿日期：2011—05— 15 基金项目：山西省高校科技开发项目资助（2010128）。 作者简介：逯美红（1979— ），女，山西孝义人，讲师，硕士，主要从事太赫兹光谱和光声光谱技术研究。