调制激光热透镜技术的研究

论文摘要

激光热透镜技术是基于光热效应建立和发展起来的光热技术，是最早发展并在光谱，分析化学等领域得到广泛应用的光热光谱分析技术之一。自二十世纪70年代末、80年代初热透镜技术出现以来，其以高灵敏度、低检出限和适用于微体积样品的检测等特点，广泛应用于化学、物理、电子学、材料工程、环境检测和生命科学等众多领域的高灵敏度分析测定。近年来在热透镜技术的新方法研究方面主要是针对脉冲激光热透镜技术和连续激光热透镜技术，其信号经示波器显示或用快响应记录仪记录，测量探测面上光强信号的相对变化。但这种直接测量法易受噪声干扰严重，信噪比较低，不利于微弱信号的检测。而调制双光束热透镜技术能利用锁相放大器从噪声中提取微弱信号，提高信噪比。同时，调制激光热透镜技术能有效利用信号的频率响应来研究和检测材料的物理性质。而目前对调制双光束激光热透镜模型理论的系统研究以及构型优化问题讨论的较少，本论文主要针对调制的双光束连续激光热透镜技术做了以下几个方面的研究工作： 1．对激光热透镜技术的应用和发展前景进行了综述。分别对其在仪器装置的发展以及在分析化学方面的各种应用做了概述。 2．用积分变换法给出激光激励的样品内温度场分布，并将热波分布分成直流与交流两个部分，分别针对同轴和横向两种有较高灵敏度并较为常用的双光束热透镜构型，推导出探测光束在样品内的附加相移，即热透镜效应。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 激光热透镜技术的发展与现状
• 1.2.1 激光热透镜技术仪器装置的研究发展
• 1.2.2 激光热透镜技术理论的研究发展
• 1.2.3 激光热透镜技术在分析化学方面的应用
• 1.2.3.1 热透镜技术在无机元素的痕量分析中的应用
• 1.2.3.2 热透镜技术在有机化合物和气体分析中的应用
• 1.2.3.3 热透镜技术在流体样品分析中的应用
• 1.3 激光热透镜技术的发展前景
• 1.4 论文的选题意义
• 第二章 调制激光热透镜效应
• 2.1 引言
• 2.2 样品内温度场分布
• 2.3 样品内折射率梯度
• 2.4 样品内的附加相移
• 2.4.1 同轴双光束构型
• 2.4.2 横向双光束构型
• 2.5 结束语
• 第三章 热透镜效应的检测
• 3.1 引言
• 3.2 菲涅耳衍射理论
• 3.2.1 标量菲涅耳衍射
• 3.2.2 角谱菲涅耳衍射
• 3.3 检测面上的信号结果
• 3.4 结束语
• 第四章 调制双光束热透镜的信号与构型优化
• 4.1 引言
• 4.2 光强信号的时间响应
• 4.3 热透镜信号的幅频响应
• 4.4 热透镜信号在x′方向分布情况
• 4.5 两光束腰斑大小对信号的影响
• 4.6 样品位置对信号的影响
• 4.7 探测距离对信号的影响
• 4.8 结束语
• 第五章 调制激光热透镜技术的实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 光强调制技术
• 5.3 实验装置
• 5.4 实验设计
• 5.4.1 实验方法
• 5.4.2 实验中的注意点
• 5.5 实验结果及分析
• 5.5.1 热透镜信号与样品浓度的关系
• 5.5.2 热透镜信号的幅频响应
• 5.5.3 探测平面x′方向的信号分布
• 5.5.4 样品位置及探测距离对信号的影响
• 5.6 结束语
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附：作者在攻读硕士期间已发表和待发表的文章