光声光谱仪中光声信号的产生

光声光谱仪中光声信号的产生
如下图所示，经过调制的光辐射，透射过窗口（FTIR-PAS 中多用嗅化钾晶体，UV-PAS 中多用石英玻璃），射进密封的光声池内，并辐照在样品上，样品吸收了光辐射的能量，样品的分子被激发到激发态，在这种情况下，样品不发生化学反应。为此处于激发态的样品分子由于密封在特制的光声池内，不能将吸收的能量辐射跃迁到外面，包括不能发生分子间的能量传递到池外。而是以非活化的非辐射跃迁过程，将这种能量转化为热能，形成样品的温度升高，这种温度升高与下降与入射光的调制有关。若入射光的强度是经斩波器，干涉仪等调制的光，且其调制的速度小于上述非辐射跃迁变化的速度，那么光学调制就能产生样品温度的相应调制，也就是产生了与调制频率相同频率的热效应，由此而形成了“热波”。此样品产生的热波传递到样品与池内气体的界面，称之为界面层（boundary layer) ，样品的这一界面层即产生周期性的涨落变化，相当于物体的热涨冷缩的变化规律，这一周期性的“热波”引起密封的光声池内气体产生振动形成声波，也就是入射光使光声池内产生音（波）。而微音器即是将这种声音（波）接收，并转为电信号，经前置放大器放大而送到计算机或其它检测设备上，这样即获得了样品的光声光谱，如果入射光是一束干涉光，并经过FTIR 仪器，则得到的是红外光声光谱。由于光声信号与样品吸收光能后的非辐射跃迁有关，也就是只与样品吸收的那部分光能有关，与样品的散射的光辐射无关，因而光声光谱仪器对于高分散，强吸收的样品特别灵敏且易于分析。