光声光谱技术进行气体检测研究综述逮美红2011年10月第28卷第5期长治学院学报JournalofChangzhiUniversity0ct・,2011Vol.28,No.5光声光谱技术进行气体检测研究综述逮美红，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最新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：0433・5文献标识码：A文章编号：1673-2014(2011)05-0029-04引言基于光声效应的光声光谱技术作为一种微量气体检测手段，具有高灵敏度、高选择性、动态检测光范围大等优点，受到了国内外研究人员的重视。声效应是1880年美国著名科学家Be11在固体中首先发现的，随后在1881年也很快发现了液体和气体中有同样的效应[1-2]的气体传播，就产生了压强。如果照射的光束经过周期性的强度调制，则容器内气体的压强也将按同样的频率周期变化，因而产生声信号，此种信号光声信号的频率与光调制频率相同，称光声信号。其大小正比于样品吸收的光能量，可以用高灵敏度的微音器或压电换能器接收，其强度和相位则决定热学、弹性和几何的特性，即:容器于物质的光学、内样品经过强度调制的单色光照射后能产生与斩波器同频率的声波，这一现象称为光声效应(pho—。toacousticeffect)1・2光声光谱技术在光声效应的检测中，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。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朿相继照射样品时，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因为只有被吸收的光能才转的曲线称为光声光谱。换为光声信号，所以光声光谱图与吸收光谱是相吻o20世纪七十年代初，Kerr和Atwood首次报道了利用激光光声光谱法探测气体当的弱吸收，促进了气体光声光谱技术的研究［3］。今，光声光谱技术凭借其检测灵敏度高且可以实现多种微量气体同时检测的优势，已发展成为一种新化学、生物、材料等领域得到兴研究领域，在物理、了广泛的应用，是国际上的研究热点之一。1光声光谱技术的物理机制1・1光声效应的产生放在密闭容器里的样品，当受到光照射后，样品的分子吸收光能且被吸收的光能通过非辐射消除激发的过程使吸收的光能(全部或部分)转变为相当于样品被入射光加热，热流向容器内周围热。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：逮美红(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。•29•长治学院学报合的，可以用它对样品的组分进行分析，这就是光在照射的光强比较弱的情况下，光声声光谱技术。因此光声光谱技术对物质的结构和组分是非常敏感的。该技术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及形状没有限制，可以用于气体、固体和液体的微量分析，从而成为传统光谱技术的有力补充。微音器（麦克风）所检测，由微音器输出的光声电压信号和斩波器送出的参考信号…起送到锁相放大也就是说，实验中测量压力的变化就可测得显示。气体的浓度，这就是气体浓度光声检测理论。可以说光声光谱技术对气体的检测，是利用光声现象检测吸收物浓度的一种无背景的光谱测量技术，是间接吸收光谱技术的一类重要分支。3光声光谱技术对气体检测的理论依据目前国内外研究学者对光声光谱作了大量的理论分析研究［5-8］,光声光谱技术对气体检测的理论光声光谱的经典理论，也就是光声信已较为成熟。号的产生涉及两个方面：热能的产生和声波的形成。文章给出简单的双能级系统下，基于能级粒子数密度的分析方法得到的气体吸收光波后由丁无辐射跃迁所产生的热能表...