ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКАЯ
СПЕКТРОСКОПИЯ, раздел спектроскопии, основанный на оптико-акустич. эффекте.
Последний заключается в возникновении акустич. колебаний в образце (или в соприкасающемся
с ним газе) при воздействии модулированным на звуковой частоте или импульсным
электромагн. излучением в оптич. диапазоне длин волн (УФ, видимым или ИК). Акустич.
сигнал возникает благодаря преобразованиям части поглощенной энергии электромагн.
излучения в тепловую, что приводит к соответствующим изменениям давления в самом
образце или (вследствие теплопередачи через его пов-сть) в соприкасающемся с
ним газе. Прямая регистрация акустич. сигнала осуществляется пьезоэлектрич.
датчиком (в случае жидких или твердых образцов) или микрофоном (в случае газов).
Оптико-акустическую спектроскопию с косвенной регистрацией, т.е. с микрофонной регистрацией акустич. сигнала
в газе, соприкасающемся с исследуемым твердым или жидким образцом, часто наз.
фото-акустич. спектроскопией. Интенсивность регистрируемого сигнала увеличивается
с увеличением мощности источника электромагн. излучения и уменьшением частоты
модуляции излучения, к-рая варьирует от десятков до тысяч Гц.
Зависимость интенсивности
акустич. сигнала от длины волны электромагн. излучения представляет собой оптико-акустич.
спектр. Поскольку акустич. колебания возникают в результате поглощения излучения,
то оптико-акустич. спектры схожи с оптическими абсорбционными. О кол-ве определяемого
в-ва судят по интенсивности акустич. сигнала при характеристич. длине волны;
для построения градуировоч-ных графиков используют образцы сравнения.
Косвенный метод регистрации
акустич. колебаний, использующийся гл. обр. для изучения твердых образцов, реализован
в пром. приборах. Последние состоят из мощной ксеноновой лампы, модулятора (вращающиеся
диски с отверстиями), монохроматора, акустич. ячейки, представляющей собой герметичную
полость, наполненную воздухом или др. газом и соединенную "акустич. каналом"
с микрофоном, и системы регистрации. Источником излучения могут служить вольфрамогалогенные
лампы, глобары (стержни из карбида Si, светящиеся при наложении электрич. напряжения),
лазеры, в т.ч. импульсные. В случае ламповых источников часто осуществляют электронную
модуляцию электромагн. излучения. При изучении газов и жидкостей используют
прямой метод регистрации акустич. колебаний, а в качестве источника излучения-лазер.
Оптико-акустическая спектроскопия-неразрушающий метод,
позволяющий изучать те же в-ва, что и абсорбц. спектроскопия, в любом агрегатном
состоянии при т-рах от ~ 4 до ~ 1000 К. Для исследования достаточно неск. см3
газа, неск. мкл жидкости или неск. мг твердого в-ва. Коэф. поглощения образца
(см. Абсорбционная спектроскопия)могут варьировать в широких преде-лах-от
10-7 (в случае газов от 10-10) до 106 см-1.
Форма и структура твердых образцов м.б. любой; эффекты, связанные с рассеянием
света, оказывают незначит. влияние на результаты измерений. Т.к. изменение частоты
модуляции приводит к изменению глубины, на к-рой возникают акустич. сигналы,
метод позволяет проводить послойный анализ твердых
образцов и обнаруживать включения с разрешением по глубине от десятых долей
мкм до десятых долей мм. Оптико-акустическая спектроскопия характеризуется низкими пределами обнаружения
в-в-до сотых долей части на млрд. в газах, ~10-1г/мл в жидкостях
и ~ 10-5 % по массе в твердых телах.
Оптико-акустическую спектроскопию применяют для аналит.
контроля газов (NH3, CO, СО2, HF, пары воды и др.), высокочувствит.
анализа жидкостей (в частности, р-ров орг. соед., комплексов металлов) и твердых
в-в (напр., руд). Оптико-акустич. детекторы используют гл. обр. в бумажной и
тонкослойной хроматогра-фии, где они позволяют определять в-ва непосредственно
на хроматограммах. Оптико-акустическая спектроскопия дает возможность получать оптич. характеристики
светорассеивающих образцов (полупроводники, биол. объекты, полимеры и др.),
измерять коэф. поглощения, квантовые выходы люминесценции, теплопроводность
разл. в-в, обнаруживать фазовые переходы в твердых телах, исследовать хим. процессы
на пов-сти твердого тела, изучать фотохим. р-ции и т.д. Лазерная оптико-акус-тич.
микроскопия позволяет проводить локальный анализ твердых образцов с продольным
разрешением 0,5-3 мкм и поперечным разрешением 1-5 мкм.
Оптико-акустич. эффект
открыт А. Беллом в 1880.
Лит.: Жаров В. П.,
Летохов В. С., Лазерная оптикоакустическая спектроскопия, М., 1984; Алимарин
И. П., Дурнев В.Ф., Рунов В. К., "Ж. аналит. химии", 1987, т. 42,
№ 1, с. 5-28; Rosencwaig A., Photoacoustics and photoacoustic spectroscopy,
N.Y.-[a.o.], 1980. В. К. Рунов.