激光反应性光声检测及分析技术研究

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摘要利用激光光声检测技术研究了在脉冲激光作用下惰性物质石墨、铜片和反应性物质C-KNO3的光声光谱，获得了不同脉冲激光能量下石墨、铜片、C-KNO3的光声光谱，探讨了各物质光声光谱与激光能量、物质性质、样品厚度和激光探头到样品高度的关系，提出了物质光声光谱定性分析的方法。研究结果表明，光声信号的强度和物质的光吸收系数有关，并且随激光能量的增加而增强，随样品厚度的增加而减小，光声信号受激光探头到样品高度的影响比较复杂。反应性物质在激光作用下产生了相变热和化学反应热，使其光声信号得到了增强。63826

毕业论文关键词激光光声检测光声光谱石墨铜片 C-KNO3

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Study on Laser-induced Photoacoustic Signal of Chemical Reaction

Abstract Laser photoacoustic detection technique is used to study the photoacoustic spectroscopy of inert materials graphite, copper and the reactive material C-KNO3 under the eradiation of the pulse laser light. Photoacoustic spectroscopy of graphite, copper, C-KNO3 is obtained under different laser energy. The relationship between photoacoustic spectroscopy of each substance and laser energy, material properties, thickness of the sample，and the distance of the laser probe from the surface of the samples is discussed. The qualitative analysis method of substances photoacoustic spectroscopy is proposed. The results show that there is a certain relationship between signal strength and the light absorption coefficient of material. And photoacoustic signal strength is enhanced with the increase of laser energy, weakened with the increase of the thickness of the sample. The influence of the distance between laser probe and the surface of samples is complex. Photoacoustic signal of reactive material is enhanced by the phase change heat and chemical reaction heat under the eradiation of the laser.

Keywords laser photoacoustic detection photoacoustic spectrometry copper C-KNO3

1 绪论 1

1.1 本论文研究的目的和意义 1

1.2 国内外研究进展 2

1.3 本论文主要研究内容 4

2 激光反应性光声光谱检测 4

2.1光声光谱检测技术的基本原理4

2.2 实验样品制备 6

2.3 光声光谱检测技术实验装置 6

2.4 实验结果及分析. 12

结论 27

致谢 29

参考文献 30

1 绪论

1.1 本论文研究的目的和意义

光声效应早在一百多年前即由A.G.Bell发现[1]，但是人们经过很长时间才认识到其应用潜力。激光出现后，该领域的研究日趋活跃。

光声光谱技术具有很高的灵敏度和极好的适应性，在科学研究与工业分析等很多方面，展现了突出的优越性和特异性。以激光作为光源的激光光声光谱，适用于检测微弱信号的多种场合。近年来，激光光声技术在国防军事上也获得了应用。目前，激光光声光谱技术已广泛地应用于气体、液体和固体的光谱分析和微量化学分析以及生物和医学的研究领域[2]。典型的激光光声信号检测系统有薄膜粘着强度测试装置、移动式光声光谱分析系统、连续可调CO2激光光声系统、CO激光光声光谱、宽调谐中红外激光器等[3]。

当前，光声技术在激光化学的研究中已成为一种比较方便的分析和研究工具[4-6]。然而在传统的光声光谱技术中，作用于样品的激发光束不应对样品的物理和化学性质产生影响，因此，光声光谱技术只能对具备物理和化学稳定性的样品进行检测，而不能检测快速的物理和化学变化过程。反应性光声谱技术（RPAs）是近年来发展起来的一门新技术，它用于研究激光与物质的相互作用和快速的凝聚相化学反应，该技术中激光光束不仅可以激发固体的热波，而且也有足够的能量引发固体样品的相变和化学反应过程。由于光束能量密度的提高，反应性光声光谱技术已经突破了传统光声光谱技术的框架，并且将光声光谱技术拓展到了对快速的相变和化学反应过程的研究之中，基于相应的反应性固体光声模型，可以根据检测到的光声光谱分析样品的相变和化学反应动力学参数[7]。反应性光声光谱拥有很好的发展前途和应用前景。论文网