光声光谱分析仪
光声光谱分析仪是一种基于光声效应的高灵敏度检测设备，用于分析气体、液体或固体样品中的成分及其浓度。
主要特点
1.高灵敏度：可检测ppb（十亿分之一）甚至ppt（万亿分之一）级浓度。
2.高选择性：通过选择特定吸收波长，避免交叉干扰。
3.无需参比气路：不像红外吸收法需要参考通道，结构更简单。
4.宽动态范围：可适应从痕量到高浓度的测量。
5.实时响应：响应速度快，适合在线监测。
工作原理
其核心是光声效应：当物质吸收调制或脉冲光辐射后，部分光能转化为热能，引起材料局部温度周期性变化，从而产生压力波（即声波）。该声波可被高灵敏度麦克风或压电传感器检测，信号强度与样品中目标物质的浓度成正比。基本工作流程：
1.光源激发：
使用可调谐激光器（如量子级联激光器QCL、ICL）或宽带光源配合滤光片，发射特定波长的调制光（频率通常在几百Hz到几kHz）。
光波长选择为目标分子的特征吸收峰（如甲烷在3.3μm，CO?在4.26μm）。
2.光吸收与热转化：
样品（如气体）在密闭的光声池（Resonant Cell）中吸收调制光。
吸收导致周期性加热和冷却，引发气体膨胀与收缩。
3.声波生成：
周期性体积变化产生压力波（声波），其频率与光照调制频率一致。
4.信号检测与放大：
高灵敏度麦克风或压电传感器检测声波信号。
通过锁相放大器提取微弱信号，抑制背景噪声。
5.定量分析：
电信号强度与目标气体浓度呈线性关系，经校准后可实现精确测量。
操作步骤
1.开机前准备
环境检查：
确保仪器放置在平稳、无强振动、无电磁干扰的环境中。
环境温度（通常15~30°C）、湿度（<80%RH）符合说明书要求。
气路连接（适用于气体分析）：
检查进样管、出样管连接是否牢固，无泄漏。
若使用载气或标气，确认气瓶压力充足，减压阀正常。
电源检查：
使用稳压电源，避免电压波动。
检查接地是否良好。
2.开机与预热
打开主电源开关。
启动分析软件，系统自动进行自检（如激光器、传感器、电路状态）。
预热仪器：根据厂家要求，预热15~30分钟，确保光源、探测器和电子系统稳定。
3.校准（Calibration）
零点校准：
通入高纯氮气或洁净空气（不含目标气体），运行“零点校准”程序。
量程校准：
通入已知浓度的标准气体，进行“跨度校准”。
多点校准可提高线性度和准确性。
保存校准参数：校准完成后，系统自动保存或手动确认。
4.样品测量
气体样品：
将样品气接入进样口，调节流量至规定值（通常50~500 mL/min）。
启动测量程序，实时读取浓度数据。
液体或固体样品：
将样品放入专用样品室或光声池。
确保光照区域清洁、无遮挡。
启动扫描或定点测量。
5.数据记录与分析
软件自动记录时间、浓度、温度、压力等参数。
可导出数据用于报告或进一步分析。
6.关机流程
停止进样，用洁净气体（如氮气）吹扫光声池5~10分钟，清除残留样品。
退出测量软件。
关闭仪器电源。
关闭气源（如有），释放管路压力。
注意事项
1.操作人员应接受培训，熟悉仪器原理和操作流程。
2.测量腐蚀性、高浓度或有毒样品后，必须充分吹扫。
3.禁止在未通气状态下长时间运行激光器，防止过热。
4.发现异常（如信号突变、报警、漏气）应立即停机排查。
维库保养
1.日常维护
清洁外壳与接口：用干软布擦拭，避免灰尘进入内部。
检查气路：查看管路有无老化、裂纹、堵塞或泄漏。
观察运行状态：注意是否有异常噪音、报警或信号漂移。
2.定期维护
每周
吹扫光声池，清除粉尘或残留物
检查传感器灵敏度是否正常
每月
清洁光学窗口（使用专用镜头纸和溶剂，如无水乙醇）
检查麦克风或压电传感器是否受潮或污染
验证零点和量程漂移，必要时重新校准
每3~6个月
更换过滤器（进气口前的颗粒物/水分过滤器）
检查激光器输出功率是否衰减
进行全面性能验证
每年
送厂家或专业机构进行年度检定与校准
检查电路板、连接器老化情况
必要时更换密封圈、传感器等易损件
3.关键部件保养
光声池：保持内部清洁，避免腐蚀性气体长期滞留。
光学窗口：防止划伤、污染，定期清洁。
传感器：防潮、防震，避免强声冲击。
激光器：避免频繁开关，延长使用寿命。
应用领域
1.环境监测
大气污染物检测：CH?、CO、NO?、SO?、VOCs等。
温室气体监测：CO?、N?O的精准测量。
2.工业过程控制
半导体制造中的痕量杂质分析。
燃烧效率监控（O?、CO含量）。
3.医疗诊断
呼气分析：检测呼出气中的生物标志物（如NO用于哮喘诊断，丙酮用于糖尿病筛查）。
4.科学研究
材料光热性能研究。
激光能量沉积测量。
5.安全与安防
爆炸物、毒品蒸气的痕量探测。