빛의 소리 듣기 - 광음향 분광학에서 잠금 증폭기의 응용
빛이 소리를 낼 수 있다는 사실을 알고 계셨나요? 19세기 후반, 과학자 알렉산더 그레이엄 벨(전화 발명가 중 한 명으로 간주됨)은 물질이 빛 에너지를 흡수한 후 음파를 생성하는 현상, 즉 광음향 효과를 발견했습니다. 알렉산더 그레이엄 벨 이미지 출처: Sina Technology 1960년대 이후에는 미약신호 감지 기술이 발달하면서 고감도 마이크와 압전 세라믹 마이크가 등장했다. 과학자들은 광음향 효과를 기반으로 한 새로운 분광 분석 기술인 광음향 분광학을 개발했습니다. 광음향 분광학은 시료의 물질과 분광학적 열 특성을 감지하는 데 사용할 수 있으며 무기 및 유기 화합물, 반도체, 금속, 고분자 재료에 대한 물리화학적 연구를 위한 강력한 도구가 됩니다. , 등. 빛이 소리를 생성하게 하려면 어떻게 해야 할까요? 아래 그림과 같이 모노크로메이터로 변조된 광원이나 펄스레이저 등의 펄스광이 광음향셀에 입사됩니다. 광음향 셀에서 측정되는 물질은 빛 에너지를 흡수하며, 입사되는 빛의 파장과 물질에 따라 흡수율이 달라집니다. 이는 서로 다른 물질을 구성하는 원자분자의 에너지 준위가 다르기 때문이며, 입사광의 주파수 ν가 에너지 준위 hν에 가까울수록 물질에 의한 빛의 흡수율이 증가합니다. 빛을 흡수한 후 더 높은 에너지 준위로 도약하는 원자 분자는 더 높은 에너지 준위에 남아 있지 않습니다. 대신, 그들은 에너지를 방출하고 가장 낮은 바닥 상태로 다시 이완되는 경향이 있습니다. 여기서 방출된 에너지는 종종 열 에너지로 나타나고 재료가 열적으로 팽창하고 부피가 변화하게 합니다. 예를 들어, 물질을 광음향 셀에 넣어서 물질의 부피를 제한하면 물질의 팽창으로 인해 압력이 변화하게 됩니다. 입사광의 강도에 주기적인 변조를 적용한 후 재료의 온도, 부피 및 압력도 주기적으로 변경되어 감지 가능한 기계적 파동이 발생합니다. 이 진동은 민감한 마이크나 압전 세라믹 마이크에 의해 감지될 수 있으며, 이를 광음향 신호라고 합니다. 원리 회로도 락인 증폭기는 광음향 신호를 어떻게 측정합니까? 요약하면, 광음향 신호는 매우 작은 열(원자 또는 분자 이완에 의해 방출됨)에서 변환된 훨씬 작은 압력 신호에 의해 생성됩니다. 이렇게 매우 약한 신호를 감지하는 것은 반드시 잠금 증폭기 없이는 수행될 수 없습니다. 광음향 분광학에서 마이크에서 수집된 신호는 전치 증폭기에 의해 증폭된 다음 잠금 증폭기에 의해 필요한 주파수 신호에 고정되어야 합니다. 이러한 방식으로 높은 신호
