压电式光声检测系统：实现高效检测

压电式光声检测系统的工作原理：当强度受到调制且聚焦的激光束照射到试样上时，试样产生了周期性的表面热，这种表面热是热波源。热波从受照区开始传播，并与物质产生相互作用。热波在传播过程中遇到热性质有差异时，就会被反射或散射。热波的传播距离是相当近的，相当于一个热波波长，然后很快被阻尼掉，因此要直接检测热波是比较困难的。但由于在热波的传播过程中，在试样内部形成了快速变化的应力场和应变场，因此一部分热波能量转换成同样频率的声波。由热波转换成声波时，声波的幅度和相位受到热波和物质相互作用的控制，声波信号反映的是试样的热学特性。图7.1-19所示是1978年由Wichramasinghe改装的一台压电式光声显微镜的结构原理图。激光束聚焦及束斑为2μm，试样放在光束的焦点上，试样与用蓝宝石制成的声学透镜之间用水作为耦合剂，用压电薄膜ZnO制成的高频压电换能器与声学透镜粘接在一起。压电换能器输出的信号经放大后，在荧光屏上显示。换能器的工作频率为840MHz。对沉积在玻璃片上的双层薄膜材料进行成像试验。第一层为厚度约200μm的六角形网状铬，在铬上有一层厚度为150μm的铝膜。对光声图像与光学图像进行比较，光声图像显示了清晰的六角网状图形，而光学像上则见不到。由此可看出光声技术的亚表面检测能力。

在压电式检测方法中，压电探测器必须使用粘结剂使之与试样贴牢。在这一环节上要注意有好的声耦合，以免影响信噪比。

还有一种光热热释电检测装置也是检测光声信号的。简单地说，就是在检测系统中用热释电探测器替代了压电传感器。热释电探测器由于其作用机理是利用了材料的热释电效应，因此在检测中是直接接收热波信号的。另外，热释电器件做成某种结构后，还可以用在光热辐射检测中。(www.xing528.com)

压电式光声检测系统可以工作在较高频率，因而有较高的成像分辨率，而且样品的尺寸可以较大，不必考虑光声腔的限制。