[gb]光聲光譜在環(huán)境領域的應用

1、作者簡介：林佳逸（1991），女，福建，碩士研究生，主要從事水污染研究。Email：410217054@光聲光譜技術在環(huán)境監(jiān)測中的最新應用進展林佳逸（北京林業(yè)大學北京100083）摘要摘要：光聲光譜技術是一種研究物質(zhì)吸收光譜的新技術，已成為分子光譜學的一個重要分支。光聲光譜技術區(qū)別于傳統(tǒng)光譜法，具有靈敏度高、無損檢測，干擾小的特點，可作為環(huán)境科學研究領域尤其是環(huán)境監(jiān)測的一種重要分析工具。本文通過介紹光聲光譜技術、光聲光譜儀的構造，重點展

2、示了光聲光譜技術在大氣、植物活體及土壤研究上的最新應用進展。關鍵詞關鍵詞：光聲光譜技術；環(huán)境監(jiān)測；環(huán)境科學；光聲效應ApplicationofPhotoacousticSpectroscopyTechnologyintheFieldofEnvironmentalScienceLinJiayiBeijingFestryUniversityBeijing100083Abstract:Photoacousticspectroscopytech

3、nology(PAST)isusedtoresearchmaterialabsptionspectrawhichhasplayedanimptantroleinthemolecularspectroscopy.Resultingfromitssensitivenondistructivedetectingmethodincomplexlivingmaterialmeasurementwithouttheinfluenceofthebio

4、logictissue’sscatteracteristicsphotoacousticspectroscopyhasbecomeanindispensableanalytictoolfenvironmentalmoniting.Thispaperintroducesphotoacousticspectrumtechnologystructureofthephotoacousticspectrometermainlyshowstheph

5、otoacousticspectroscopystudyonthenewprogressapplicationofatmosphereplantlivingsoil.Keywds:Photoacousticspectroscopyenvironmentaldetectionenvironmentalsciencephotoacousticeffect1引言引言環(huán)境監(jiān)測作為環(huán)境科學領域一個重要研究方向，目的是為了環(huán)境管理、污染處理、環(huán)境規(guī)

6、劃與評估等提供及時、準確、可靠、全面的信息。由于污染物在不同時間和不同地點的濃度也不盡相同，就要求監(jiān)測手段具有綜合性、連續(xù)性和追蹤性。近年來，環(huán)境監(jiān)測體系從分析速度慢，操作復雜，不進行在線快速監(jiān)測向精確，簡單快速，操作方便發(fā)展。隨著儀器分析技術的發(fā)展，越來越多的光譜技術在環(huán)境監(jiān)測中得到應用，其中光聲光譜技術作為一種重要的分析工具。光聲光譜技術是一種光與物質(zhì)的相互作用，是物質(zhì)吸收光能后轉(zhuǎn)換成聲能的物理過程。這種光圖1實驗裝置圖Fig.1S

7、chematicdiagramoftheexperimentalsetup2.1激發(fā)光源激發(fā)光源因為在測量中對波長進行掃描，所以光源要用可調(diào)諧光源。一般根據(jù)光源的種類分為：⒈普通光源：鎢絲燈、碳弧燈、高壓氙燈、鹵素燈和能斯特燈等，這一類光源的特點是波長可變范圍寬、價格較便宜，但缺點是分辨率較低；⒉激光光源：Ar離子激光器、HeNe激光器、CO2激光器、半導體激光器和可調(diào)特染料激光器等[7]。在眾多的激光器中，以CO2波導激光器最為常用，

8、可提供200條以上的譜線供選擇，利用壓力展寬效應在較寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)連續(xù)調(diào)諧。2.2調(diào)制技術調(diào)制技術使用連續(xù)譜光源時，需要對光源進行調(diào)制，使光源發(fā)出的連續(xù)光以特定頻率脈沖的形式是在到光聲波，光調(diào)制技術包括振幅調(diào)制和頻率調(diào)制（或波長調(diào)制），其調(diào)制方法有斬波器、聲光調(diào)制器和電光調(diào)制器，頻率調(diào)制（或波長調(diào)制）[8]。相比振幅調(diào)制，能夠由波長引起如窗材料吸收所帶來的背景干擾從而提高探測靈敏度，但該調(diào)制模式僅適用于窄線寬的吸收體，振幅調(diào)制更為常用[

9、7]。2.3光聲池光聲池光聲池是光聲光譜儀器的核心部件，在檢測過程中，從光源激發(fā)到獲得光聲信號，一系列過程都在光聲池中發(fā)生過，其中經(jīng)歷了光能熱能聲波能這樣的能量轉(zhuǎn)換。光能池的質(zhì)量與獲得的檢測信號密切相關，光聲池通常分為共振型與非共振型兩類，對于共振型光聲腔，諧振頻率由腔體的尺寸決定，當光的調(diào)制頻率低于聲頻共振頻率時，光聲池工作于非共振狀態(tài)，光聲池內(nèi)信號相同。對于在光學和聲學上都沒有諧振的光聲池稱為非諧振式光聲池，固體光聲測量一般采用非共