液體光聲傳感器的製作方法

2023-05-19 07:54:46

專利名稱：液體光聲傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光聲傳感器的改進。
在光聲光譜研究中，高靈敏度的光聲傳感器是光聲光譜儀的關鍵所在，其性能、特點決定了光聲光譜儀的功能和應用範圍。對於液體樣品的光聲檢測，由於光聲傳感器與液體樣品的聲阻配以及酸鹼性液體測定等問題，一直未能研製出理想的液體光聲傳感器。已知的有水聽器式光聲傳感器(Tam，A.C.and C.K.N.Patel，Appl.Opt.，18，3348，1979)，這種傳感器是裝置於樣品池壁來探測液體產生的光聲信號，雖然此種裝置採用不鏽鋼外套，但難以用於酸、鹼性以及變溫(特別是高溫樣品)液體樣品的測定，並且存在測試樣品更換困難，易汙染等問題。另一種光聲傳感器(Anal.Chem.，50，865，1978；51，686，1979；滬田嗣郎等)，採用壓電陶瓷管檢測液體樣品，由於測試樣品放置在壓電陶瓷管內，易使壓電陶瓷管汙染，也不能用於酸、鹼性液體和高低溫液體樣品的測定，且實用性差。
本實用新型的目的在於提供一種新的液體光聲傳感器，使之適用於酸、鹼性以及不同溫度的液體樣品的測定，滿足化學、生物、醫學、環境科學等樣品的分析，並且有靈敏度高，使用方便，清洗容易，無滯後汙染等優點。
本實用新型提出的液體光聲傳感器，其特徵在於它是由外殼，鉛吸收層，鋁波導層，壓電陶瓷晶片和石英波導棒組成。
本實用新型採用石英波導棒作為聲波導材料，可直接插入酸、鹼性及高低溫液體樣品中進行光聲信號測定。測量中，液體產生的光聲熱彈性波入射到石英波導棒端面，然後傳輸到作為換能元件的壓電陶瓷晶片，產生電信號輸出。採用該波導棒直接插入待測液體中，避免了雜散光對傳感器的影響，使用方便，清洗容易，無汙染滯後現象。
本實用新型的特徵還在於，採用由石英波導棒和聲阻匹配的鋁波導層組成的複合波導層。在測量時，可依據不同的測試樣品來調節複合波導層鋁層的厚度，以達到最佳的聲耦合係數和較高的檢測靈敏度，本實用新型所設計的液體光聲傳感器，其檢測靈敏度可達到10－8cm－1數量級的吸光度。
液體測試中，由於聲波的反射等影響，使得光聲信號波形畸變，靈敏度降低。針對這一問題，本實用新型採用聲衰減係數大的金屬鉛作為聲吸收層，使通過壓電陶瓷晶片(換能元件)後，進入吸收層的聲波不再有可能反射回換能元件。
本實用新型採用機電耦合係數和壓電係數大的鋯鈦酸鉛壓電陶瓷晶片作為傳感器的換能元件。其裝配的適當，可提高傳感器的靈敏度。
附圖
為液體傳感器結構示意圖，在圖中，1為外殼，2為鉛吸收層，3為鋁波導層，4為接頭，5為彈簧，6為壓電陶瓷晶片，7為石英波導棒。
實施例採用本實用新型測定了液體中痕量Nd3＋、Ho3＋、苯及環已烷等，取得了滿意的結果。
權利要求1.一種液體光聲傳感器，本實用新型的特徵在於它是由外殼、鉛吸收層、鋁波導層、壓電陶瓷晶片和石英波導棒組成。
2.根據權利要求1所述的液體光聲傳感器，其特徵在於鋁波導層和石英波導棒兩者組成複合波導層，可根據不同液體測試樣品來調節鋁層的厚度，以達到最佳的聲耦合係數和較高的檢測靈敏度。
專利摘要本實用新型提出了一種新的液體光聲傳感器，此種傳感器採用石英棒作為聲波導材料，可直接插入酸、鹼性液體和高溫(變溫)液體樣品中進行光聲信號測定，此傳感器採用由鋁波導層和石英波導棒組合而成的複合波導層，可根據不同液體測試樣品來調節複合波導層鋁層的厚度，以達到最佳的聲耦合係數，所獲檢測靈敏度已達10
文檔編號G01N21/25GK2061692SQ90203808
公開日1990年9月5日 申請日期1990年3月28日 優先權日1990年3月28日
發明者閻洪濤 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所