سماع صوت الضوء – تطبيقات مكبرات الصوت في التحليل الطيفي الضوئي

هل تعلم أن الضوء يمكن أن يصدر الصوت؟

وفي أواخر القرن التاسع عشر، اكتشف العالم ألكسندر جراهام بيل (الذي يعتبر أحد مخترعي الهاتف) ظاهرة إنتاج المواد لموجات صوتية بعد امتصاصها للطاقة الضوئية، والمعروفة باسم التأثير الصوتي الضوئي.

 

ألكسندر جراهام بيل

مصدر الصورة: تكنولوجيا سينا

 

بعد ستينيات القرن العشرين، ومع تطور تقنية الكشف عن الإشارات الضعيفة، ظهرت ميكروفونات عالية الحساسية وميكروفونات سيراميكية كهرضغطية. طور العلماء تقنية تحليل طيفي جديدة تعتمد على التأثير الصوتي الضوئي - التحليل الطيفي الصوتي، والذي يمكن استخدامه للكشف عن مواد العينات وخصائصها الحرارية الطيفية، لتصبح أداة قوية للأبحاث الفيزيائية والكيميائية في المركبات غير العضوية والعضوية وأشباه الموصلات والمعادن ومواد البوليمر ، إلخ.

 

 

كيف يمكننا أن نجعل الضوء يصدر صوتا؟

كما هو موضح في الشكل أدناه، يسقط مصدر الضوء المشكل بواسطة جهاز أحادي اللون، أو الضوء النبضي مثل الليزر النبضي، على خلية ضوئية صوتية. تمتص المادة المراد قياسها في الخلية الضوئية الصوتية الطاقة الضوئية، ويختلف معدل الامتصاص باختلاف الطول الموجي للضوء الساقط والمادة. ويرجع ذلك إلى مستويات الطاقة المختلفة للجزيئات الذرية المكونة في المواد المختلفة، ويزداد معدل امتصاص الضوء بواسطة المادة عندما يكون تردد ν للضوء الساقط قريبًا من مستوى الطاقة hν. إن الجزيئات الذرية التي تقفز إلى مستويات طاقة أعلى بعد امتصاص الضوء لا تبقى عند مستويات الطاقة الأعلى؛ وبدلاً من ذلك، فإنها تميل إلى إطلاق الطاقة والاسترخاء مرة أخرى إلى أدنى حالة أرضية، حيث تظهر الطاقة المتحررة غالبًا كطاقة حرارية وتتسبب في تمدد المادة حرارياً وتغير الحجم.

عندما نقوم بتقييد حجم مادة ما، على سبيل المثال، عن طريق تعبئتها في خلية ضوئية صوتية، فإن توسعها يؤدي إلى تغيرات في الضغط. بعد تطبيق تعديل دوري على شدة الضوء الساقط، تتغير أيضًا درجة الحرارة والحجم والضغط للمادة بشكل دوري، مما يؤدي إلى ظهور موجة ميكانيكية يمكن اكتشافها. يمكن اكتشاف هذا التذبذب بواسطة ميكروفون حساس أو ميكروفون سيراميكي كهروضغطي، وهو ما نسميه الإشارة الصوتية الضوئية.

 

التخطيطي المبدأ

 

 

كيف يقوم مضخم القفل بقياس الإشارات الصوتية الضوئية؟

 

باختصار، يتم إنشاء الإشارة الصوتية الضوئية بواسطة إشارة ضغط أصغر بكثير يتم تحويلها من حرارة صغيرة جدًا (صادرة عن طريق الاسترخاء الذري أو الجزيئي). لا يمكن بالضرورة اكتشاف مثل هذه الإشارات الضعيفة للغاية بدون مكبرات الصوت المقفلة.

 

في التحليل الطيفي الصوتي الضوئي، تحتاج الإشارة المجمعة من الميكروفون إلى تضخيمها بواسطة مضخم أولي ومن ثم قفلها على إشارة التردد التي نحتاجها بواسطة مضخم قفل. وبهذه الطريقة، يمكن اكتشاف إشارة طيفية صوتية عالية نسبة الإشارة إلى الضوضاء ويمكن قياس خصائص العينة.

 

أطلقت CIQTEK سلسلة من أدوات الكشف عن الإشارات الضعيفة استنادًا إلى تراكمها التكنولوجي العميق وقدراتها الهندسية الممتازة للمنتج في مجال قياس الدقة الكمومية، ويعد مضخم القفل الرقمي LIA001M واحدًا منها، والذي يلعب دورًا مهمًا في البحث. البصريات، وعلوم المواد، وتكنولوجيا الكم، والمجهر المجهري الماسح، وأجهزة الاستشعار.

 

 

مضخم القفل CIQTEK LIA001M هو مضخم قفل رقمي عالي الأداء ومتعدد الوظائف. استنادًا إلى الأجهزة المتقدمة وتصميم تكنولوجيا معالجة الإشارات الرقمية، مع واجهات الإدخال والإخراج التناظرية الغنية، فهو يجمع بين مضخم القفل البصري، ومرسمة الذبذبات الافتراضية، والماسح الضوئي للمعلمات، ومولد الإشارة، ووحدة التحكم PID، والوظائف الأخرى في جهاز واحد، مما يبسط بشكل فعال البحث العلمي سير العمل والاعتماد على المعدات، وتحسين كفاءة وجودة البحث.

 

 مضخم صوت CIQTEK LIA001M