光声光谱技术（PAS）

一、原理简介

光声光谱技术（PAS，Photo Acoustic Spectroscopy Technology）是一种基于光声效应的分析技术，广泛应用于气体、液体和固体样品的成分分析和浓度测量。本文将从技术原理、测量原理与算法、基本组成结构、技术特点以及应用前景等方面进行详细介绍。 光声效应是指当物质吸收光能后，因局部温度的迅速升高导致其周围介质产生声波的现象。当光源照射到样品上，样品中的分子吸收光能，分子内部的振动和转动能级跃迁引起局部温度变化，这种温度变化会导致局部的膨胀，从而产生声波。光声光谱技术正是利用这一原理，通过测量声波的强度和频率来分析样品的成分和浓度。

二、测量原理与算法

测量原理 PAS的基本测量流程包括光源激发、声波检测和数据处理。光源（通常是激光）发出特定波长的光照射到样品上，样品吸收光能后产生声波。这些声波通过传感器（如麦克风或压电传感器）检测到，并转化为电信号。从1880年贝尔发现固体光声效应以来，至今已有一百多年的历史。近年来，半导体激光器工艺发展成熟，基于光声光谱分析技术检测气体成为研究热业。它具有高检测灵敏度，快时间响应，可连续实时监测，小体积，可实现多组分气体等优业，被广泛应用于石化分析、空气污染检测、煤矿瓦斯浓度监测、变压器油中溶解气体分析、医学呼出气体诊断等领域。 算法 PAS数据处理通常涉及信号处理算法，例如傅里叶变换（FFT）和波形分析。这些算法能够从复杂的原始信号中提取出有用的信息，如频率、幅度和相位等特征。这些特征与样品的吸收谱相关联，进而分析出样品的成分和浓度。光源里，激光作为一种强度高、单色性好及方向性极佳的光源，可以大幅度提高光谱分析的 准确性、适用性。 Trace gas sensing拥有世界顶尖级别的手持式光声光谱系统，集成FP激光器以及具有高性能的多气体传感光声检测技术（在100 ppb以下）。通过将光源、探测器、光声池，麦克风等关键部件集成到一个紧凑型模块中，可直接输出气体浓度值，大大降低了客户开发技术门槛和成本，可直接输出结果。由于采用了多芯片集成技术，该款检测模块可根据客户要求支持检测多种气体种类。结合前景广阔的中红外技术，再加上10余年的研发经历，Trace gas sensing已经拥有了稳定紧凑简明的特性且低成本的光声检测技术。

三、技术特点

高灵敏度：PAS能够检测到极低浓度的样品，灵敏度可达到ppb（十亿分之一）级别。 非侵入性：由于PAS采用光激发，样品几乎不受损伤，适合对敏感样品的分析。 多组分分析能力：PAS能够同时分析多种成分，适用于复杂样品的定性和定量分析。 快速响应：测量时间短，通常在几秒到几分钟之内，适合在线监测和实时分析。 广泛的适用性：PAS适用于气体、液体和固体的分析，具有很好的应用灵活性。

PAS原理图

四、应用前景

环境监测：PAS可用于监测大气污染物、温室气体等，帮助环境保护和气候变化研究。 医药卫生：在医学诊断中，PAS能够用于检测血液中的生物标志物，辅助早期疾病 诊断。 食品安全：PAS可用于检测食品中的有害物质和添加剂，保障食品安全。 材料科学：在材料的研究中，PAS可以用于分析材料的成分和结构特征，推动新材料的研发。 工业应用：PAS在石油化工、制药等行业中用于在线监测和质量控制，提高生产效率和产品质量。

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