激光光声光谱法是一种利用激光光源照射样品时产生的光声效应来研究物质光学吸收特性的技术。本文使用了该方法研究了具有不同电阻率的窗材料锗(Ge)的光吸收特性,并讨论了该技术本身的一些问题,最终获得了相关实验数据。
光声效应是指当固体样品(如粉末、流体)被一定频率的光束(可以是连续波或脉冲光)照射时,样品吸收光束的能量后被激发,并通过无辐射方式将能量释放,形成相应的热流波或弹性波。这些波可以用声接收器检测。由于样品吸收能量,产生的热流波或弹性波具有与光束斩波频率相同的特征。
在本文的研究中,传统的光谱法由于样品在10.6微米附近的吸收系数低和强烈的干涉现象,难以获得准确的测量数据。然而,激光光声光谱法由于其灵敏度高,可以测量到极低的吸收系数(如10^-5厘米^-1量级),成功地对具有不同电阻率的锗材料进行了光吸收的研究。
实验采用的是002激光器,功率为4瓦,通过锁相放大器获得的光声信号再用数字电压表显示。实验装置中,样品尺寸为15x20x5毫米^3,C02激光束垂直照射样品表面。压电传感器粘接在样品的5x15毫米^2面上,尺寸稍大于该面,用于收集光声信号。该研究还设计了一种气体光声室,用于对比不同检测法对固体样品的光声信号的检测效率。
实验结果显示,压电传感器检测法比气体光声室检测法灵敏度高数百倍。此外,通过激光光声光谱法可以省掉光声室的窗片,简化了测量流程。实验证明,采用光声光谱法可以方便地测量低吸收系数的固体样品,如粉末、液晶等。
通过光声光谱法得到的数据,可以对窗材料锗在特定波长(如10.6微米)的吸收谱进行分析,进而对材料的光学性能有更深入的理解。这些研究结果对于窗材料设计、光学元件制造以及材料光学特性研究等领域具有重要意义。
本研究同时指出了激光光声光谱技术的一些具体实验问题,并通过实验数据和对比分析,探讨了该技术在不同条件下的适用性。这些探讨不仅加深了对激光光声光谱技术的理解,而且对于未来提升该技术在实验中的精确度和效率提供了有力的技术支持和理论基础。