[發(fā)明專利]一種提高光聲光譜檢測靈敏度的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510296477.3
• 申請日: 2015-06-02
• 公開（公告）號: CN104914050B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈書海;馬斌山;張周強;陳花玲
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/39
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王霞

本發(fā)明公開了一種提高光聲光譜檢測靈敏度的裝置及方法，屬于光電檢測技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在可調(diào)諧激光器出射的激光光路上放置有光強調(diào)制儀，通過光強調(diào)制儀對激光進行調(diào)制，調(diào)制后的激光照射到被測物質(zhì)上，經(jīng)過被測物質(zhì)吸收后的激光照射到石英音叉上激勵起石英音叉發(fā)生振動，第一激光器和第二激光器發(fā)出的激光照射到石英音叉的兩個叉臂上后，經(jīng)過反射照射到用于探測激光光斑位置的第一位敏探測器和第二位敏探測器上。本發(fā)明通過對稱布置的激光器和位敏探測器對石英音叉振動進行檢測，通過對位敏探測器信號進行運算，就可以消除由于外界干擾引起的石英音叉的非對稱振動引起的干擾信號。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高光聲光譜檢測靈敏度的裝置及方法。

背景技術(shù)

光聲光譜技術(shù)(photoacoustic spectroscopy)是一種基于光聲效應(yīng)發(fā)展起來的光譜技術(shù)。光聲光譜測量的是物體吸收光能的大小，可以測量傳統(tǒng)光譜方法難以測量的光散射強和不透明物體，而且樣品無論是晶體、粉末、膠體等均可測量，具有靈敏度高、適用范圍廣等優(yōu)點。在物理、化學(xué)、化工、地質(zhì)學(xué)、生物，醫(yī)學(xué)等方面有廣泛的應(yīng)用前景。

在石英增強光聲光譜技術(shù)中，需要對石英音叉振幅進行測量，由于石英音叉的振動，除了受到調(diào)制激光影響外，還受到外界干擾影響，其中調(diào)制頻率與石英音叉諧振頻率一致的調(diào)制激光激勵起石英音叉的對稱振動，外界干擾引起石英音叉的非對稱振動，現(xiàn)有光學(xué)檢測方法只對石英音叉一個臂的振動進行檢測，當(dāng)石英音叉受到外界干擾發(fā)生振動時，只檢測石英音叉的一個臂不能區(qū)分有效信號和干擾信號，會對后續(xù)光聲光譜檢測造成影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種提高光聲光譜檢測靈敏度的裝置及方法，本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，能夠解決石英音叉受到外界干擾產(chǎn)生信號的抑制問題；通過本發(fā)明的方法，可以在信號采集之初對外界干擾引起的信號進行抑制，提高系統(tǒng)信噪比和靈敏度。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種提高光聲光譜檢測靈敏度的裝置，包括計算機、可調(diào)諧激光器、信號源及信號放大采集單元，計算機與可調(diào)諧激光器相連；在可調(diào)諧激光器發(fā)出激光的光路上設(shè)置石英音叉，待測物質(zhì)放置在光強調(diào)制儀和石英音叉之間；計算機的輸出端與信號源的輸入端相連，信號源的輸出端與光強調(diào)制儀相連；

在石英音叉兩個叉臂的側(cè)下方對稱設(shè)置第一激光器和第二激光器，在兩個叉臂的側(cè)上方對稱設(shè)置第一位敏探測器和第二位敏探測器，第一激光器和第二激光器發(fā)出的激光經(jīng)石英音叉兩個叉臂反射后分別照射到第一位敏探測器和第二位敏探測器上；

第一位敏探測器和第二位敏探測器分別與信號放大采集單元的輸入端相連，信號放大采集單元的輸出端與計算機的輸入端相連。

本發(fā)明還公開了一種提高光聲光譜檢測靈敏度的方法，基于本發(fā)明公開的裝置，包括以下步驟：

1)計算機通過控制信號源向光強調(diào)制儀提供信號，光強調(diào)制儀根據(jù)該信號將可調(diào)諧激光器發(fā)出的激光光強調(diào)制到相應(yīng)頻率；

2)經(jīng)調(diào)制的激光照射到待測物質(zhì)上，經(jīng)待測物質(zhì)吸收后的激光照射到石英音叉上，激勵雙臂石英音叉振動；

3)第一激光器和第二激光器分別發(fā)出兩束激光照射在石英音叉的兩個叉臂上，經(jīng)兩個叉臂反射后的激光分別照射到第一探位敏測器和第二位敏探測器上，通過對第一位敏探測器和第二位敏探測器探測到的信號進行處理，抑制石英音叉受到干擾所產(chǎn)生的信號。

正常情況下，石英音叉在激光激勵下發(fā)生對稱振動，在第一位敏探測器和第二位敏探測器上產(chǎn)生同向信號。

當(dāng)石英音叉受到外界干擾信號時，發(fā)生非對稱振動，在第一位敏探測器和第二位敏探測器之間產(chǎn)生反向信號，對第一位敏探測器和第二位敏探測器的信號進行相加運算，對石英音叉受到的外界干擾信號進行抑制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：