第33卷，第7期 2013年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 33,No. 7; pp1729-1733
July,2013
适用于测量大气气溶胶吸收系数的光声光谱系统的研究
强1,2,3，牛明生3，王贵师3，曹振松2，刘
刘
锯3，陈卫东3.4，高晓明2,3：
1，中国科学技术大学光学与光学工程系，安合肥230026
2，中国科学院安徽光学精密机城研究所，大气或分与光学重点实验室，安徽合肥
230031
3.中国科学院安数光学精密机械研究所，大气物理化学研究室，安徽合肥230031 4.法国滨海大学大气物理化学实验室，法国敦刻尔克59140
摘要外部噪声和环境温湿度变化对光声池性能的影响是光声光谱技术在实际大气气溶胶吸收测量应用中遇到的主要间题。详细分析了环境温显度变化引起的共振率漂移对或，信号导的影响，提出了抑制流动噪声和采样泵振动噪声的方法，研制完成了套测量大气气溶胶吸收的光声光谱系统，操测极限为1.4× 10-$W·cm-1·Hz-1/2，利用NO,气体在532nm的吸收对光声池进行了标定，并对实际大气气溶胶的吸收特性进行了测量，结果表明光声光谱测量系统可以满足自然悬浮状态下的气落胶吸收系数的实时测量。
关键调光声光谱；大气气溶胶；吸收系数
中图分类号：0433.5
引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)07-1729-05
长(1064/532/355/266nm）光源对气溶胶的吸收特征进行了研究(")Niessner等利用该技术对发动机尾气中黑炭气溶胶进行了的研究{"]，对人工产生的烟灰和尾气中的荣油烟灰的
气溶胶作为云的凝结核改变云的光学特性和生命周期，从面间接影响着气候变化，由于大气环境的变化，气溶胶的基本微物理参数的时空变化十分复杂，其变化范围也较大。气溶胶测量方法的研究一直是气溶胶研究的前沿，精确测量大气气落胶的吸收对评估大气气溶胶在全球气候变化中的作用具有重要的意义。由于气溶胶来源的复杂性和地理环境的变化，气溶胶的吸收具有几个数量级的差异。目前，最常见的测量气溶胶吸收的仪器均基于过滤器技术()，该技术
吸收系数，然而气溶胶粒子自然悬浮状态的改变以及过滤膜对光的散射等缺陷大大降低了测量结果的准确性。光声光谱技术克服了过滤器技术的缺陷，具有高灵敏度和宽动态范围的优点，是一种理想的直接测量气溶胶吸收的方法。 Amott小组建立了一套基于U型光声池的光声光谱测量系统，实现了吸收系数和散射系数的同时测量，并利用该系统测量了大气气溶胶在紫外到近红外波段的多个波长的吸收系数，系统探测极限达到了2.0×10-W·cm-1，Hz-1/[5]。 Ajtai等利用Nd：YAG激光器及其非线性效应产生的多波
收稿日期：2012-11-07，修订日期：2013-02-04
基金项目：国家自然科学基金项目（41175036，41205120)资助
探测灵敏度分别为10和2必·m-"。但是，系统性能易受环境因素的影响和探测灵敏度的提高仍是光声光谱技术在实际大气气落胶吸收测量应用中呕待解决的问题。
针对实际大气气溶胶吸收系数测量的需要，本工作系统地研究了环境温湿度变化对光声池性能的影响、系统噪声抑制等关键技术，研制完成了一套用于大气气溶胶吸收系数测量的光声光谱系统，并测量了实际大气气溶胶的吸收系数。
测量原理
当气溶胶粒子受到调制或脉冲光照射时，全部或部分的吸收光能量并转化为热能，导致粒子的温度升高，粒子将热能传递给周国的空气使周国空气膨胀，从面产生压力波（即声波)[8]。利用光声光谱技术测量气溶胶吸收系数就是通过测量气溶胶样品温度变化产生的压力波来实现的。
光声信号强度可以表达为[8}
S=P×MXClXaXc+S
(1)
式中；S(V)为光声信号的强度；P(W)为激光功率；M
作者简介：刘强，1982年生，中国科学技术大学光学与光学工程系和中国科学院安徽光学精密机械研究所联合培养博士研究生
e-mail: lqsh6@126. com
*通讯联系人
万方数据
e-mail; xmgao@aiofm. ac. cn