石墨/硝酸钾配比对其反应性光声特性的影响

为了研究药剂配比对石墨/硝酸钾反应性光声特性的影响,采用动态光声测试技术和差示扫描量热技术进行了研究,在波长1.06μm、脉冲宽度为54μs的Nd:YAG脉冲激光作用下,同一配比的石墨/硝酸钾体系中,激光能量越大光声信号越强;不同配比药剂在同一激光能量下光声强度不同。石墨/硝酸钾质量比为25/75(3#样品)时,光声信号最强; 为30/70(4#样品)时,光声信号较弱。考察药剂达到光声信号峰值所用时间,发现同一样品随着激光能量增大都呈现先增大后减小的趋势。结果表明,C/KNO3的配比不同,化学反应不同,热分析结果与光声实验结果可以相互印证。     

螺旋藻的脉冲激光光声研究

用脉冲激光及液体光声传感器研究了螺旋藻的光声谱及入射能量与光声信号之间的关系,并比较了正常状态与在 DCMU 存在下螺旋藻光声图谱的变化。     

脉冲Nd:YAG激光烧蚀石墨的反应性光声谱研究

应用脉冲宽度为400μs的自由振荡Nd:YAG激光器对石墨进行烧蚀并且检测烧蚀的反应性声谱。烧蚀声谱存在典型的双峰结构并且该声谱与光声腔长度无明显关系。烧蚀程度越大,与烧蚀相关的烧蚀声峰衰减越强烈,烧蚀声峰的上升时间约为400μs。当光斑直径为1.10mm时,激光能量从320mJ下降到150mJ,烧蚀声峰下降时间从3 ms上升到8 ms,石墨的烧蚀光能约为65mJ。烧蚀声峰值与光能量成正比。EMS分析烧蚀斑表明石墨的气化导致了烧蚀声谱的双峰结构和在烧蚀孔的内表面上有与光束正交的波纹状表面。     

基于激光干涉的瞬态微热量测量方法

研究了一种基于激光干涉技术的瞬态热力学量测量方法,可用于测量由于光激发产生的瞬时反应热及反应体积。介绍了利用干涉技术测量化学反应热量及反应体积的基本原理。实验中以肌红蛋白(Mb)为研究对象,由于肌红蛋白受光激发后,会与CO发生化学反应,导致系统的热力学量发生变化,从而引起系统折射率的变化。折射率变化会引起干涉相位变化。通过测量相位变化,可以获得肌红蛋白受光激发后热力学量的变化信息。在273~301 K温度范围内进行了肌红蛋白与CO的反应实验,测量了肌红蛋白与CO在10-6~10-1s窗口的化学反应。测得的反应热量与体积分别为80 kJ/mol和10 mL/mol。     

固体化学反应的光声模型

建立了含固相化学反应的光声模型．通过对模型的数值模拟和对不锈钢、过氨酸铵复合材料样品的光声测试验证了该模型能较好地描述由激光引发的化学反应的光声效应。     

多波长光声信号的时域与频域比较

为了分析在不同激发波长下不同组织/目标光声信号的时域与频域特点和差异,根据光声信号产生的基本原理,采用光声信号时域和频域分析方法,设计了石墨仿体和离体组织等不同样品的多光谱光声实验。结果表明,样品的光声信号在时域与频域所展示的性能有很大的不同,不同样品的光声信号的声谱是不同的,且在不同激发波长下的声谱的峰值所对应的频率均相同,因而可以用于组织特性的描述、组分识别等用途。此研究有助于利用光声成像实现组织识别,并为进一步利用频谱分析方法研究多光谱光声成像奠定了基础。     

激光光声振动谱研究表面吸附

报道在超真空系统中利用激光光声振动谱研究表面吸附的实验结果。通过振动谱在高背景气压下的可逆物理吸附及位相甄别法研究NH_3分子双层吸附生长机理等实例,展示出激光光声谱是一种较理想的表面吸附研究手段。     

一种纵向共振光声池谐振频率测量方法

为了快速准确测量共振光声池的谐振频率，采用基于共振声谱的光声池谐振频率测量法，搭建了光声光谱检测系统和共振声谱检测系统。对影响测量准确性的因素进行了实验分析。在不同气体体积分数的情况下，分别采用共振声谱法和光声信号强度标定法测量光声池的谐振频率。结果表明，共振声谱法测量的光声池共振频率与声信号激励电压、声源传播距离及角度无关；在5种不同体积分数的乙炔气体条件下，所测得的光声池谐振频率与通过光声信号强度法的结果最大偏差为1.1Hz，可认为两种方法测量结果具有一致性。该方法简单快速、可靠和准确，可用于确定光声池谐振频率。     

激光空泡溃灭辐射声波声谱特性研究

为了对高功率激光与液体物质作用时产生的激光泡溃灭辐射声波的声谱特性进行实验研究,采用压电陶瓷水听器测量了不同情况下的激光泡溃灭声波,对采集的信号经过傅里叶变换后得到相应的声谱进行谱分析.结果表明,激光泡半径大小对应着不同的声波频率,泡半径大的,声波频率较低.这一结果对空化噪声的理论与应用研究是有帮助的.     

液体中激光等离子体声波声谱特性研究

对高功率激光与液体物质作用时产生的等离子体声波声谱特性进行了实验研究.采用压电陶瓷(PZT)水听器测量了不同情况下的激光等离子体声波,对采集的信号经过傅立叶变换(FFT)后得到相应的声谱进行频谱分析.结果表明:激光等离子体声波的频谱分布、峰值频率与激光能量、激光在水下的衰减特性和水下环境无关.     

基于光声光谱法的光纤气体传感器研究

论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号 ,讨论了光纤中光波的相位变化与光声信号的关系。设计了光学长程结构 ,有效增加了对光功率的吸收。用染料激光器作光源对SO2气体浓度进行测量。实验表明 ,最低检测灵敏度可达 1 2× 10 -10 。由于采用光谱技术与光纤技术相结合 ,使研制的传感器具有较高的灵敏度 ,信号的传输通道具有强的抗电磁干扰及防燃防爆能力。气体探头体积小 ,响应速度较快。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求     

Nd~（3＋）：YAG脉冲激光引爆斯蒂酚酸铅的化学反应过程

用脉冲激光光声技术研究在不同激光能量水平下斯蒂酚酸铅被激光引爆的化学反应过程。激光束能量增大能明显地提高斯蒂醋酸铅的分解反应速率，而且在较高的光能量下，分解反应出现明显的阶段性。     

基于可调谐CO2激光器的SF6差分光声检测研究

为了对电力场所SF₆气体浓度进行有效监测,采用光声光谱气体检测技术,基于波长可调谐CO₂激光器,设计了一套大气环境下的SF₆痕量气体检测系统,并提出一种差分光声光谱技术以提升光声系统的检测灵敏度。结果表明,所设计的SF₆气体检测光声系统的共振中心频率为1066Hz,品质因数为32.04,光声池常数为89.74Pa·m·W-1;利用单谱线光声法,在激光谱线10P12处检测SF₆气体的灵敏度为0.06×10-6（体积分数）;采用差分光声光谱气体技术后,在激光谱线10P12和10P16处3W强度调制光的照射下,光声系统的灵敏度提升到0.02×10-6（体积分数）。差分光声光谱技术能有效降低噪声影响,提升光声检测系统的灵敏度,具有一定的实用价值。     

不同种类岩石的激光光声频谱研究

从理论上讨论了光声信号的频谱与试样性质关系。利用YAG固体激光器产生的脉冲激光照射到花岗岩石表面,用加速度计拾取花岗岩石产生的脉冲光声信号,采用主成分分析法对不同条件下产生的光声信号的功率谱进行了分类。试样不同时,功率谱峰对应的频率不相同,且峰的个数也不相同。在主成分二维散点分布图上,二维散点的位置主要由试样的性质决定,这一结果可用于岩石的分类和鉴定。     

激光光声光谱法检测磷化氢气体浓度的研究

论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号。用CO_2激光器作光源对磷化氢(PH_3)气体浓度进行测量。实验表明,最低检测灵敏度可达1.2×10~(-10)。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求。     

利用激光光声技术测量薄膜材料的热扩散率

报道了一种利用激光光声背激发技术测量薄膜材料热扩散率的原理与实验方法,通过测量背激发光声信号的相位,得到了背激发光声信号的相位随频率、薄膜厚度变化规律,进而得到了不同薄膜厚度下材料的热扩散率。结果表明当薄膜材料的厚度减少到微米级时,热扩散率表现出对厚度尺寸效应的依赖性,此时需用微观热量输运理论进行分析。     

激光检测乙烯浓度的光声光谱效应研究

为了解决生物医疗、石油化工行业微量乙烯浓度难以检测的问题,采用CO2激光击穿装有乙烯气体的光声池产生光声光谱效应,进行了微量乙烯浓度的检测,设计并优化了光声池尺寸,研究了激光谱线10P(16)和10P(18)与乙烯吸收系数、乙烯气体浓度与光声信号之间的关系。结果表明,光声光谱气体检测系统的共振中心频率为833Hz,品质因数为20.8,光声池常数为2323Pacm/W;当激光功率为3.6W时,在两种激光谱线的照射下,光声信号与乙烯气体体积分数之间均成良好的线性关系,其线性拟合优度分别为0.99744和0.99802,系统的最低检测浓度可达0.9nmol/L。实验结果与理论分析相吻合,验证了光声光谱效应对微量乙烯浓度的检测具有良好的应用价值。     

LIBS在气溶胶诊断方面的应用

LIBS是一种原子发射光谱技术,其基本原理是利用强脉冲激光把待测样品表面烧蚀、激发为等离子体,然后用光谱仪和CCD记录等离子体发射的光谱,对光谱分析即可得到待测物质中元素的种类和浓度信息。LIBS技术由于具有快速、无需对样品预处理、可同时测量多种元素以及适应固体、液体和气体等多种样品形态的优点,被称为未来化学分析之星,它在实现气溶胶原位检测上具有极大的应用潜力。