Fotoakustyka

Historia Badania i wynalazki które umożliwiły powstanie oraz rozwój spektroskopii fotoakustycznej. Alexander Graham Bell

Świetlny telefon Historia 1892

Historia Pierwsze obserwacje w ciałach stałych 1880 Bell Rozwój coraz czulszych mikrofonów Pierwsze formalne przedstawienie działającej aparatury 1973

O co chodzi? Spektroskopia fotoakustyczna ma swoje historyczne korzenie w latach osiemdziesiątych XIX wieku kiedy to Alexander Graham Bell, John Tyndall i Wilhelm Röntgen jako pierwsi 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.

Do czego? Efekt fotoakustyczny był wykorzystywany w 1974 roku przez Lloyda Kreuzera do wykrywania zanieczyszczeń gazowych oraz przez Mela Robina do analizy kinetycznych i fotochemicznych zjawisk w gazach. W krótkim czasie analogiczne wyniki wykorzystano do badań ciał stałych i cieczy. Czułość spektroskopii fotoakustycznej dla niektórych drobin w fazie gazowej, jak na przykład etylenu, przy użyciu laserów w podczerwieni dochodzi do 1 części na 109 drobin gazu nośnego.

Do czego?

Jak? 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)

Jak?

Co? Można badać Gazy Ciała stałe, proszki Ciecze, smary, żele Element badany determinuje rodzaj użytej aparatury pomiarowej

Gazy ciecze

Microphone ~ Pressure sensor Gazy Window Microphone ~ Pressure sensor Gas Modulated IR source

Gazy • Power Lock-in Oscillator supply Display amplifier Valve Pulsed Microphone IR source • Mirror Microphone IR-filter IR-window Valve Pump

Silicon micromachined Gazy 10.0 mm Silicon micromachined acoustic pressure sensor chip 4.0 mm Transistor cap Target gas TO-header Absorption Window chamber IR radiation

Gazy

Ciała stałe

Ciała stałe

Ciała stałe

Ciała stałe - proszki

Ciała stałe - proszki

Spektroskopia foto- termo-akustyczna

Spektroskopia foto- termo-akustyczna Okienko z przezroczystego materiału bardzo dokładnie przylegające do badanego materiału Właściwości okienka – duża dylatacja termiczna Próbka nagrzewając sie oddaje ciepło oknu, a to hałasuje.

Źródła optyczne Lampy wolframowe (żarnikowe) Wysoko ciśnieniowe lampy Xenonowe Lampy kwarcowe Żarniki Nearnst’a (bliska i średnia podczerwień) Lasery

Źródła optyczne Laser Type Wavelength (mm) Argon fluoride (Excimer-UV) Krypton chloride (Excimer-UV) Krypton fluoride (Excimer-UV) Xenon chloride (Excimer-UV) Xenon fluoride (Excimer-UV) Helium cadmium (UV) Nitrogen (UV) Helium cadmium (violet) Krypton (blue) Argon (blue) Copper vapor (green) Argon (green) Krypton (green) Frequency doubled       Nd YAG (green) Helium neon (green) Krypton (yellow) Copper vapor (yellow) 0.193 0.222 0.248 0.308 0.351 0.325 0.337 0.441 0.476 0.488 0.510 0.514 0.528 0.532 0.543 0.568 0.570 Helium neon (yellow) Helium neon (orange) Gold vapor (red) Helium neon (red) Krypton (red) Rohodamine 6G dye (tunable) Ruby (CrAlO3) (red) Gallium arsenide (diode-NIR) Nd:YAG (NIR) Helium neon (NIR) Erbium (NIR) Helium neon (NIR) Hydrogen fluoride (NIR) Carbon dioxide (FIR) Carbon dioxide (FIR) 0.594 0.610 0.627 0.633 0.647 0.570-0.650 0.694 0.840 1.064 1.15   1.504 3.39 2.70 9.6   10.6                                                   Key:      UV   =   ultraviolet (0.200-0.400 µm)              VIS   =   visible (0.400-0.700 µm)              NIR   =   near infrared (0.700-1.400 µm)

Badania materiałów biologicznych

Badania materiałów biologicznych

Badania materiałów biologicznych

Badania materiałów biologicznych Wykrywanie stanów rakowych

Precyzyjna metoda badania

Praktyczne zastosowania Investigation of Biofilms and Liquid Samples by Photoacoustic Spectroscopy (PAS)

Praktyczne zastosowania