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淺析光聲光譜氣體監(jiān)測(cè)儀的工作原理

更新時(shí)間:2022-05-18 瀏覽次數(shù):1298

  光聲光譜氣體監(jiān)測(cè)儀的檢測(cè)原理是基于光聲光熱效應(yīng),光聲光熱效應(yīng)是由于物質(zhì)吸收一強(qiáng)度隨時(shí)間變化的光(能)束或其他能量束而被時(shí)變加熱(即加熱隨時(shí)間而變化)時(shí)所引起的一系列聲效應(yīng)和熱效應(yīng)。
 
  光聲光熱效應(yīng)是由于物質(zhì)吸收一強(qiáng)度隨時(shí)間變化的光(能)束或其他能量束而被時(shí)變加熱(即加熱隨時(shí)間而變化)時(shí)所引起的一系列聲效應(yīng)和熱效應(yīng)。光聲信號(hào)是由波長(zhǎng)與被測(cè)量組分的吸收譜帶相一致的調(diào)制光產(chǎn)生的。分子通過(guò)吸收特定波長(zhǎng)的光子后被激發(fā),受激分子可由下列四種機(jī)制釋放能量返回基態(tài):
 
  ①發(fā)射光子(熒光),即輻射去激勵(lì);
 
  ②誘發(fā)一種光化學(xué)過(guò)程,即光化學(xué)反應(yīng);
 
  ③與氣體中分子相碰撞,經(jīng)無(wú)輻射馳豫過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)橄嘧驳膬蓚€(gè)分子平移動(dòng)能,即加熱;
 
  ④與處于基態(tài)的同類氣體分子相碰撞,使該分子躍遷激發(fā)態(tài),即氣體本身能量的轉(zhuǎn)移。
 
  光聲信號(hào)是由第三種機(jī)制產(chǎn)生的,并受到第四種機(jī)制的影響。物質(zhì)由于無(wú)輻射馳豫過(guò)程,把吸收的光能部分或全部地轉(zhuǎn)變成熱能而使自己得到加熱。當(dāng)入射光強(qiáng)度調(diào)制頻率小于該馳豫過(guò)程的馳豫頻率,光強(qiáng)調(diào)制就會(huì)在氣體中產(chǎn)生相應(yīng)的溫度調(diào)制,根據(jù)查理定律,封閉的光聲池內(nèi)的氣體溫度調(diào)制,會(huì)產(chǎn)生頻率與光強(qiáng)調(diào)制頻率相同的周期性起伏。因此,強(qiáng)度時(shí)變的光束能夠在氣體試樣內(nèi)激發(fā)出相應(yīng)的聲壓,用傳聲器就可直接檢測(cè)聲信號(hào)。

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