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光声光谱(PAS)技术是基于光声效应建立和发展起来的一种无损检测技术,光声光谱技术适用性广,对于传统吸收光谱难于处理的高反射、高散射、不透明的固体或粉末样品同样可以方便测定。由于光声光谱具有灵敏度高、低检出限、操作简单快捷、对样品不需要进行预处理进行直接测量等优点,在物理、材料科学、环境监测、生物医药等领域展现出其广阔的应用前景。 本文简要回顾了光声理论和光声技术的发展过程和应用现状,对单光束光声检测系统与双光束光声检测系统之间的优缺点进行了比较。介绍了一维固体光声理论(R-G理论),系统地论述了固体中光声信号的产生机理,给出了光声信号的幅值和相位的表达式及一些特殊情况下前激发光声信号的特解。搭建了一套可实现光化学反应速率监测的光声光谱检测系统,利用氧化饵(Er2O3)的光声光谱特征峰完成对系统的定标,讨论了光声振幅谱与光声相位谱的测量方法。 论文针对光声光谱在光致发光材料中的应用开展了以下几个方面的研究: 1.利用光声光谱法对稀土发光材料BaY2Si3O10∶Ce3+进行研究,通过对调制频率与光声信号强度关系的分析,表征了试样的光学与热学性质。此外,结合吸收光谱、激发发射光谱和光声光谱对材料中能级跃迁情况进行了讨论。 2.研究了稀土掺杂浓度对发光效率的影响,提出了一种利用光声振幅谱结合光声位相谱测量不同掺杂浓度稀土材料相对发光效率的方法,并通过荧光光谱证明了此方法的可行性。 3.通过半导体发光材料氯氧化铋(BiOCl)的光声光谱确定它的禁带宽度和所属半导体类型,并与同属卤氧化物的溴氧化铋(BiOBr)的光声谱特征进行比较分析。白色氯氧化铋受到紫外光照射会产生氧缺位变黑而使自身的光吸收系数增大,实验结果表明可通过测量在紫外线照射不同时间下氯氧化铋的光声光谱及光声信号强度与紫外光照射时间之间的关系,来检测氧缺位在产生过程中的行为。