[實(shí)用新型]一種光聲喇曼光譜檢測(cè)器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200620168527.6
• 申請(qǐng)日: 2006-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN200989883Y
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白吉玲;王輝;汪俊;喬元興;王利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): G01N21/65
• 分類號(hào): G01N21/65
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光聲檢測(cè)裝置，具體地說是一種適合軸對(duì)稱的光聲場(chǎng)中氣相或液相樣品的光聲喇曼光譜檢測(cè)器。

背景技術(shù)

光聲檢測(cè)是一種高靈敏度方法，在痕量氣體分析、環(huán)境污染(大氣、水)、材料分析、生物檢測(cè)及醫(yī)學(xué)上有著廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)一束激光周期性地照射于樣品時(shí)，會(huì)引起樣品內(nèi)部溫度周期性的改變，這種溫度改變?cè)斐傻膲毫ψ兓纬陕曊駝?dòng)，既光致發(fā)聲。應(yīng)用紅外激光及快速傅里葉變換(FFT)，光聲光譜在氣體、液體及固體微量檢測(cè)上得到很大發(fā)展，用于大氣痕量氣體檢測(cè)，其極限靈敏度可達(dá)到10^-9(ppb)以上。當(dāng)具有一定頻率差的兩束激光同時(shí)照射樣品時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生類似共振喇曼的效應(yīng)-光聲喇曼光譜。這種光譜方法既有喇曼光譜的優(yōu)點(diǎn)，靈敏度又高，是目前檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。理論和實(shí)驗(yàn)均已證明，激光器、聲檢測(cè)器、光聲池及采樣方法等是提高光聲靈敏度、擴(kuò)大光聲喇曼光譜應(yīng)用的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。高靈敏的光聲喇曼光譜要求激光器具有連續(xù)、窄帶、寬調(diào)諧范圍的特性，目前已有商品供應(yīng)，但價(jià)錢比較昂貴。當(dāng)前，使用較多的聲檢測(cè)器大多以微音器(脈克風(fēng))、壓電陶瓷(PZT)等器件為主，由于它們接收區(qū)小、聲阻抗高，很難與一些特定光聲池匹配，影響靈敏度的提高。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種光聲喇曼光譜檢測(cè)器，其采用環(huán)型光聲檢測(cè)器，滿足了光聲喇曼光譜測(cè)量的要求。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型包括激光器、分束片、反射鏡、喇曼池聚焦鏡、喇曼池、偏振片、樣品池聚焦鏡及樣品池，激光器發(fā)出光的光路上設(shè)有第一分束片，其下方設(shè)有第一反射鏡，喇曼池位于第一反射鏡的一側(cè)，喇曼池的另一側(cè)設(shè)有第四反射鏡，其下方依次設(shè)有第二分束片、偏振片、樣品池聚焦鏡及樣品池；在樣品池的表面環(huán)繞有薄膜傳感器；在第一反射鏡與喇曼池之間及喇曼池與第四反射鏡之間分別設(shè)有第一、二喇曼池聚焦鏡。

其中：在第一分束片的一側(cè)還設(shè)有補(bǔ)償池，第二反射鏡位于補(bǔ)償池的另一側(cè)，其下方設(shè)有第三反射鏡，經(jīng)補(bǔ)償池的光在第二分束片處與經(jīng)喇曼池的光重合；用于光聲喇曼光譜檢測(cè)器的兩束激光，一束由YAG產(chǎn)生，另一束由該束通過帶有樣品的喇曼池得到的一級(jí)斯托克斯光獲得；所述樣品池為圓柱形；所述薄膜傳感器可為一層或多層。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為：

1.與窄帶、連續(xù)可調(diào)諧激光器相比，采用Nd:YAG激光器的基頻或高次諧波與它們的Stocks波激發(fā)，裝置簡(jiǎn)單、成本較低、易于推廣。用YAG激光經(jīng)不同的氣體和固體產(chǎn)生受激喇曼，特別是采用H₂、N₂、CH₄、O₂等高壓氣體，采用水、CCl₄等常用介質(zhì)，可以得到豐富的受激喇曼線，滿足光聲喇曼光譜對(duì)激光的要求。

2.聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜是一種新型有機(jī)壓敏材料，有壓電系數(shù)高、頻率響應(yīng)帶寬、聲阻抗低、動(dòng)態(tài)范圍寬、質(zhì)量輕、柔性好、易成型等優(yōu)點(diǎn)。壓電靈敏度可比常用的壓電陶瓷PZT高10倍；頻率響應(yīng)在0.01到1GHZ間；聲阻抗(4.02)比PZT(30)低許多；與有機(jī)材料、人體、水等接近，易與樣品池匹配；動(dòng)態(tài)范圍響應(yīng)可達(dá)10^-8～10⁶Psi。

3.用PVDF薄膜剪成的窄條，繞在圓柱型樣品池上，適合測(cè)量軸對(duì)稱的聲場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)。同時(shí)增加薄膜層數(shù)，可進(jìn)一步提高光聲池靈敏度。還可用調(diào)正薄膜窄條寬度方法，提高光聲池的分辨率。

4.樣品池是光聲光譜的重要部件。由于檢測(cè)的是聲振動(dòng)，目前大多數(shù)研究人員注重的是樣品池的聲頻特性，即更多的研究樣品池的結(jié)構(gòu)共振增強(qiáng)特性，而忽視聲阻抗研究。本實(shí)用新型強(qiáng)調(diào)了增強(qiáng)樣品池聲信號(hào)的傳遞偶合來提高接受效率，以聚乙烯、聚四氟乙烯等高分子材料制成，較玻璃、金屬等材料聲阻抗低，易于與樣品、PVDF薄膜檢測(cè)器匹配，達(dá)到較高的靈敏度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為純水對(duì)YAG激光的喇曼散射；

圖3為本實(shí)用新型光聲檢測(cè)池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為純水的光聲喇曼光譜；

圖5為乙醇的光聲喇曼光譜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。