光声分析仪阅读：37

　　核心原理是：当物质吸收调制或脉冲的光辐射后，因周期性热膨胀产生压力波（即声波），通过高灵敏度麦克风或压电传感器检测该声信号，从而定量分析目标物质的浓度或特性。具体如下：

　　1.光吸收

　　目标气体或样品被特定波长的光源（如红外激光、LED或宽带光源配合滤光片）照射。该波长需匹配待测物质的特征吸收谱线（例如CO₂在4.26μm、CH₄在3.3μm有强吸收）。

　　2.光热转换

　　吸收光能后，分子从基态跃迁至激发态，随后通过非辐射弛豫过程将能量转化为热能，导致局部温度周期性升高。

　　3.热弹性膨胀

　　若光源经过强度调制（通常为几十Hz至kHz的方波或正弦波），则加热过程呈周期性，引起气体反复膨胀与收缩，形成压力波动——即光声信号。

　　4.声信号检测

　　密闭的光声池（Photoacoustic Cell）内装有高灵敏度麦克风或压电传感器，将微弱的压力波转换为电信号。该信号幅度与目标物质的浓度成正比。

　　5.信号处理与输出

　　电信号经锁相放大器或数字滤波技术提取，抑制背景噪声，最终通过校准曲线换算为气体浓度（如ppm或ppb级）。

　　1.超高灵敏度：可检测ppb（十亿分之一）甚至ppt（万亿分之一）级痕量气体；

　　2.无需载气或真空系统：结构紧凑，适合便携式设计；

　　3.响应速度快：实时在线监测，典型响应时间＜10秒；

　　4.选择性好：通过选择特定波长光源，可精准识别目标分子；

　　5.零背景干扰：只有吸收光的物质才会产生信号，不吸收者无响应；

　　6.适用于多种物态：既可用于气体，也可用于液体、固体（如粉末、薄膜）的光谱分析。

　　1.光源模块：量子级联激光器（QCL）、分布反馈激光器（DFB）、LED或宽带红外源；

　　2.调制器：对光源进行斩波或直接电流调制；

　　3.光声池：谐振式或非谐振式腔体，内部镀金或钝化以减少吸附；

　　4.声学传感器：低噪声电容麦克风或压电陶瓷；

　　5.信号处理单元：前置放大器、锁相放大器、微处理器；

　　6.温控与气路系统：确保测量环境稳定，支持采样泵或扩散进样。

　　1.环境监测：大气中CH₄、CO₂、N₂O、NH₃、VOCs等温室气体或污染物的连续监测；

　　2.工业安全：泄漏检测（如天然气管道中的甲烷）、有毒气体（如H₂S、CO）报警；

　　3.医疗诊断：呼出气中生物标志物检测（如NO用于哮喘诊断、丙酮用于糖尿病筛查）；

　　4.科学研究：燃烧诊断、同位素比分析（如¹³CO₂/¹²CO₂）、材料光热性能表征；

　　5.安防与反恐：痕量爆炸物或毒品蒸汽的快速识别。