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光声量热技术
发布时间:2014-3-13 14:27:19  点击率:830
1. 工作原理

  光声量热技术主要利用激光来研究辐射与物质相互作用的各种过程和变化规律。由于激光的高光密度和单色性,使其可以有效的用于研究超短过程。在激光照射下,分子在极短的时间内吸收光能而形成亚稳态,经过非辐射过程,在介质中局部产生热量,进而发生热弹膨胀,而产生声波。声波可以用声传感器检测,因此称为光声量热法。通过对所得声信号的进一步分析,则可获得所测材料的有关激发态或亚稳态的动力学和热力学信息。
通常,激光束经过聚焦穿过样品池,产生的光声信号由压电换能器(PZT)或光探针检测,并经前置放大器输入示波器,最后利用计算机处理数据。
 
2. 性能指标
 
1.  吸收系数测量范围:10-7 - 10-8 cm-1
2.吸收系数测量灵敏度:约10--4个单元的吸收率变化。
3.可检测反应时间:100ns - 10μs
4.最小可测量反应焓变约为3kcal/mol,体积变化为1mL/mol。
5.同时可利用ps量级脉冲激光器和染料激光器设备,可以实现对更短时间尺度(ps级)的反应过程的测量与研究。
 
 2.应用范围
 
  光声量热法能够测量得到由于光吸收引发的短或超短反应过程(ps-μs级)中各种介质包括反应中间体(激发态、三线态、异构体、自由基、双自由基以及生物大分子,例如血红蛋白)的动力学(量子产率、失活寿命、键离解能)和热力学(能量变化)信息,已广泛应用于各种生物化学、有机化学和金属有机物的研究中,可以为其它已有的光谱方法提供有效的补充。
同时,可用在许多光学方法难以应用的系统(例如反应中瞬态物质与基态物质的光谱重叠)、或者模拟一些生理反应的发生(例如血红蛋白的脱氧过程)、或者需要得到瞬态过程的热力学信息等,都是光声量热技术应用大大优于其他方法的场合。
我们的多年的实验已证明,光声量热技术可以成功用于对有生物活性天然有机金属化合物和生物大分子的研究。随着生物与生命科学技术的飞速发展,将使这种技术有着更为广阔的应用前景。