Download
1 / 19
190 likes | 352 Views
FOTOAKUSTYKA. PAS – Photoacoustic Spectroscopy. Porządek prezentacji :. Historia Spektroskopia fotoakustyczna Zastosowanie Schemat aparatury pomiarowej Źródła optyczne Spektroskopia foto-termo-akustyczna Gazy, ciecze oraz ciała stałe Badania materiałów biologicznych Podsumowanie.
E N D
FOTOAKUSTYKA PAS – Photoacoustic Spectroscopy
Porządek prezentacji : • Historia • Spektroskopia fotoakustyczna • Zastosowanie • Schemat aparatury pomiarowej • Źródła optyczne • Spektroskopia foto-termo-akustyczna • Gazy, ciecze oraz ciała stałe • Badania materiałów biologicznych • Podsumowanie
Historia • Badania i wynalazki, które umożliwiły powstanie oraz rozwój spektroskopii fotoakustycznej :
W 1881 roku ukazały się publikacje trzech wybitnych fizyków na temat zjawiska optoakustycznego. A mianowicie Bell, Tyndall i Röntgen donosili, żę gaz zamknięty w puszce i naświetlany przerywaną wiązką świetlną staje się źródłem dźwięków. Historia Zjawisko to jest podstawą metody badawczej zwanej „Fotoakustyką”
Spektroskopia fotoakustyczna • Spektroskopia fotoakustyczna ma swoje historyczne korzenie w latach osiemdziesiątych XIX wieku kiedy to pierwsi uczeni studiowali - 'efekt optoakustyczny'. • Zachodzi on gdy gaz zamknięty w komorze jest oświetlany przez periodycznie modulowaną wiązkę światła. Energia absorbowana przez gaz jest zamieniana na energię kinetyczną jego molekuł, przez co uzyskuje się fluktuacje ciśnienia wewnątrz komory. Fluktuacje te uznano za fale akustyczne.
Spektroskopia fotoakustyczna • Zamaiana energi fali optycznej (fale elektromagnetyczne) na energie mechaniczną • Generowanie stanów wzbudzonych tzw elektronów analitycznych • Procesy rekombinacji powoduja powstanie energii • kinetycznej lyb cieplnej • Rejestracja energii mechanicznej przez detektory (mikrofony) Rosencweig wykazał , że źródłem sygnału akustycznego jest periodyczny przepływ ciepła z próbki absorbującej promieniowanie do gazu. W wyniku procesu bezpromienistego zostaje przekazane ciepło i wzrasta ciśnienie gazu. Ponieważ natężenie promieniowania jest modulowane, więc występują fluktuacje ciśnienia. To one są źródłem efektów akustycznych rejestrowanych za pomocą mikrofonu.
Zastosowanie : Badanie próbek w postaci : • Gazy • Ciała stałe, proszki • Ciecze, smary, żele W fizyce ciała stałego fotoakustyka znajduje zastosowanie głównie w pracach nad materiałami polikrystalicznymi oraz amorficznymi. Wobec niszczącego charakteru metody może być ona stosowana w medycynie czy biologii np. do oceny wzrostu kolonii bakterii, rozróżniania rodzajów bakterii lub do badań tkanek nowotworowych. W chemii posługując się metodą fotoakustyki można obserwować zmiany zachodzące w polimerach, tworzywach sztucznych czy pigmentach. Element badany determinuje rodzaj użytejaparatury pomiarowej
Schemat aparatury pomiarowej Próbka jest naświetlana wiązką modulowaną. Rejestrowane widma akustyczne są bardzo zbliżone do widm uzyskiwanych w spektroskopii optycznej.
Źródła optyczne • Lampy wolframowe (żarnikowe) • Wysoko ciśnieniowe lampy Xenonowe • Lampy kwarcowe • Żarniki Nearnst’a(bliska i średniapodczerwień) • Lasery
Spektroskopiafoto-termo-akustyczna • Okienko zprzezroczystego materiału bardzodokładnie przylegające do badanegomateriału • Właściwości okienka –dużadylatacjatermiczna • Próbka nagrzewając sie oddaje ciepło oknu,ato hałasuje.
Ciała stałe W przypadku badań nad defektami struktury ciał stałych stosuje się metody skanowania "punkt po punkcie" w celu uzyskania dwuwymiarowego rozkładu amplitud sygnału fotoakustycznego dla różnych charakterystycznych częstotliwości wzbudzonego dźwięku w zależności od długości fali światła wzbudzającego.
Badania materiałów biologicznych Wykrywanie stanów nowotworowych
Podsumowanie • Fotoakustyka stanowi uzupełnienie metod konwencjonalnych. Dotyczy to zarówno badań wnętrza materiału, jak i powierzchni. • Badania wnętrza są możliwe, gdy powierzchnia nie odbija zbyt silnie promieniowania wzbudzającego. • W badaniach powierzchni metoda dostarcza danych o zaadsorbowanych lub chemisorbowanych pierwiastkach. Stosowana jest ona do analizy powierzchni metali, półprzewodników oraz izolatorów. • Metoda ta jest zalecana zwłaszcza do badania materiałów amorficznych.
