PL214327B1 - Photoacoustic chamber - Google Patents

Photoacoustic chamber

Info

Publication number
PL214327B1
PL214327B1 PL386945A PL38694508A PL214327B1 PL 214327 B1 PL214327 B1 PL 214327B1 PL 386945 A PL386945 A PL 386945A PL 38694508 A PL38694508 A PL 38694508A PL 214327 B1 PL214327 B1 PL 214327B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
channels
chamber
photoacoustic
cavities
cavity
Prior art date
Application number
PL386945A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL386945A1 (en
Inventor
Tomasz Starecki
Original Assignee
Politechnika Warszawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL386945A priority Critical patent/PL214327B1/en
Publication of PL386945A1 publication Critical patent/PL386945A1/en
Publication of PL214327B1 publication Critical patent/PL214327B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
    • G01N2021/1704Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids in gases

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

(21) Numer zgłoszenia: 386945 (51) Int.Cl.(21) Filing Number: 386945 (51) Int.Cl.

G01N 21/17 (2006.01) G01N 29/00 (2006.01)G01N 21/17 (2006.01) G01N 29/00 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 29.12.2008 (54)Patent Office of the Republic of Poland (22) Application date: 29.12.2008 (54)

Komora fotoakustycznaPhotoacoustic chamber

(73) Uprawniony z patentu: (73) The right holder of the patent: POLITECHNIKA WARSZAWSKA, WARSAW UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, (43) Zgłoszenie ogłoszono: (43) Application was announced: Warszawa, PL Warsaw, PL 05.07.2010 BUP 14/10 05.07.2010 BUP 14/10 (72) Twórca(y) wynalazku: (72) Inventor (s): TOMASZ STARECKI, Zalesie Górne, PL TOMASZ STARECKI, Zalesie Górne, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (45) The grant of the patent was announced: 31.07.2013 WUP 07/13 31.07.2013 WUP 07/13 (74) Pełnomocnik: (74) Representative: rzecz. pat. Krystyna Lewińska item. stalemate. Krystyna Lewińska

PL 214 327 B1PL 214 327 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest komora fotoakustyczna, stanowiąca element przyrządów fotoakustycznych przeznaczonych zwłaszcza do określania fizycznych i chemicznych właściwości gazów lub cieczy.The subject of the invention is a photo-acoustic chamber, which is an element of photo-acoustic devices intended especially for determining the physical and chemical properties of gases or liquids.

Znanych jest wiele różnych rodzajów fotoakustycznych komór pomiarowych. Jednym z często stosowanych rozwiązań fotoakustycznej komory pomiarowej jest rezonator Helmholtza, który składa się z dwóch wnęk połączonych kanałem. Istotną cechą takiej komory jest to, że wykorzystywany w niej rezonans nie powstaje w oparciu o zjawisko fali stojącej, Iecz jest związany z cyklicznym przetłaczaniem gazu lub cieczy przez kanał łączący wnęki. Ze zgłoszenia patentowego P.380367 znana jest konstrukcja bezokienkowej komory fotoakustycznej, w której wzmacnianie sygnału fotoakustycznego następuje w rezonatorze Helmholtza składającym się z wnęki z badaną substancją, wnęki mikrofonowej i łączącego je kanału. Po przeciwległych stronach wnęki z badaną substancją umieszczone są współosiowo kanały przelotowe. Odpowiednio skolimowana wiązka światła używana do wzbudzenia sygnału fotoakustycznego we wnęce z badaną substancją przechodzi przez jeden z kanałów przelotowych, wnękę z badaną substancją oraz drugi kanał przelotowy, nie napotykając okienek ani innych elementów pochłaniających lub odbijających wiązkę światła. W konsekwencji nie powstają pasożytnicze sygnały fotoakustyczne wynikające z absorpcji światła przez okienka lub inne elementy komory. Istotną wadą znanego rozwiązania jest jednak to, że zakłócenia akustyczne występujące na zewnątrz komory stosunkowo łatwo przenikają do jej wnętrza przez kanały przelotowe, zakłócając wytwarzany i mierzony w niej sygnał fotoakustyczny, a w konsekwencji ograniczając czułość pomiarową takiej bezokienkowej fotoakustycznej komory Helmholtza.Many different types of photoacoustic measurement chambers are known. One of the frequently used solutions of the photoacoustic measuring chamber is the Helmholtz resonator, which consists of two cavities connected by a channel. An important feature of such a chamber is that the resonance used in it does not arise on the basis of the standing wave phenomenon, but is related to the cyclic pumping of gas or liquid through the channel connecting the cavities. From the patent application P.380367, a design of a windowless photoacoustic chamber is known, in which the amplification of the photoacoustic signal takes place in a Helmholtz resonator consisting of a cavity with the tested substance, a microphone cavity and a channel connecting them. On the opposite sides of the cavity with the test substance there are through-going channels coaxially located. A properly collimated light beam used to excite a photoacoustic signal in a cavity with the test substance passes through one of the passage channels, the cavity with the test substance and the other passage, without encountering any windows or other elements absorbing or reflecting the light beam. Consequently, no parasitic photoacoustic signals arise due to light absorption by the windows or other elements of the chamber. A significant disadvantage of the known solution, however, is that the acoustic disturbances occurring outside the chamber relatively easily penetrate its interior through the passage channels, disturbing the photoacoustic signal produced and measured therein, and consequently limiting the measurement sensitivity of such a non-windowless photoacoustic Helmholtz chamber.

Istotą wynalazku jest to, że do kanałów przelotowych wnęki z badaną substancją dołączone są filtry akustyczne składające się z dołączonych do kanałów przelotowych wnęk buforowych o objętościach znacznie większych od objętości wnęki z badaną substancją oraz z umieszczonych współosiowo z kanałami przelotowymi kanałów zewnętrznych, łączących wnęki buforowe z otoczeniem. Długość kanałów zewnętrznych jest tak dobrana, by na częstotliwości, na której dokonywana jest modulacja wiązki światła wykorzystywanego do wzbudzenia efektu fotoakustycznego, odpowiadała ona 1/4 długości fali akustycznej powstającej w badanej substancji, korzystnie gazie lub cieczy, wypełniającej komorę.The essence of the invention is that acoustic filters are attached to the passage channels of the cavity with the tested substance, consisting of buffer cavities connected to the passage channels with volumes much larger than the volume of the cavity with the tested substance, and external channels located coaxially with the passage channels, connecting the buffer cavities with the tested substance. surroundings. The length of the external channels is selected so that at the frequency on which the light beam used to induce the photoacoustic effect is modulated, it corresponds to 1/4 of the acoustic wave length generated in the substance to be tested, preferably gas or liquid, filling the chamber.

Przy tak dobranej długości kanałów zewnętrznych impedancja akustyczna tych kanałów widziana z zewnątrz komory jest bardzo duża. Tym samym przenikanie zewnętrznych zakłóceń akustycznych do wnętrza komory jest znacznie zredukowane.With the length of the external channels selected in this way, the acoustic impedance of these channels, seen from the outside of the chamber, is very high. Thus, the penetration of external acoustic disturbances into the chamber interior is significantly reduced.

Zaletami fotoakustycznej komory według wynalazku jest brak pasożytniczych sygnałów fotoakustycznych pochodzących z absorpcji światła przez okienka, ścianki lub inne elementy komory oraz jednoczesne silne stłumienie przenikania zewnętrznych zakłóceń akustycznych do wnętrza komory.The advantages of the photoacoustic chamber according to the invention are the absence of parasitic photoacoustic signals from the absorption of light through the windows, walls or other elements of the chamber and, at the same time, a strong suppression of the penetration of external acoustic disturbances into the chamber.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia komorę fotoakustyuczną.The subject of the invention is presented in the embodiment in the drawing which shows the photo-acoustic chamber.

W realizacji pokazanej na rysunku, kanały zewnętrzne 1 są umieszczone współosiowo z kanałami przelotowymi 2. Odpowiednio skolimowana i zmodulowana wiązka światła 3 przechodzi kolejno przez kanał zewnętrzny 1, wnękę buforową 4, kanał przelotowy 2, wnękę z badaną substancją 5, a następnie przez drugi kanał przelotowy 2, wnękę buforową 4 i kanał zewnętrzny 1. W ten sposób wiązka światła 3 przechodzi na wylot przez całą komorę i znajdującą się w niej badaną substancję, korzystnie ciecz lub gaz, nie napotykając żadnych przeszkód, zwłaszcza okienek ani innych elementów przepuszczających lub odbijających światło, a tym samym nie wywołując pasożytniczych efektów fotoakustycznych, a przechodząc przez wnękę 5 z badaną substancją wiązka światła 3 powoduje wzbudzenie sygnału fotoakustycznego, którego amplituda jest następnie mierzona za pomocą mikrofonu 6 umieszczonego we wnęce mikrofonowej 7. Długość kanałów zewnętrznych 1 jest dobrana tak, że odpowiada ona 1/4 długości fali akustycznej wzbudzanej w substancji wypełniającej komorę dla częstotliwości, z którą dokonywana jest modulacja wiązki 3 światła wykorzystywanego do wzbudzenia efektu fotoakustycznego.In the embodiment shown in the drawing, the outer channels 1 are arranged coaxially with the through-channels 2. A suitably collimated and modulated light beam 3 passes successively through the outer channel 1, the buffer cavity 4, the through channel 2, the cavity with the test substance 5, and then through the second channel passage 2, buffer cavity 4 and outer channel 1. Thus, the light beam 3 passes through the entire chamber and the test substance therein, preferably liquid or gas, without encountering any obstacles, in particular windows or other light transmitting or reflecting elements and thus without causing parasitic photoacoustic effects, and passing through the cavity 5 with the substance to be tested, the light beam 3 causes excitation of a photoacoustic signal, the amplitude of which is then measured by means of a microphone 6 placed in the microphone cavity 7. The length of the external channels 1 is chosen such that it corresponds to 1/4 of the wavelength of the excited acoustic wave j in the substance filling the chamber at the frequency with which the beam 3 of the light used to excite the photoacoustic effect is modulated.

PL 214 327 B1PL 214 327 B1

Claims (1)

Zastrzeżenie patentowePatent claim Komora fotoakustyczna w postaci rezonatora Helmholtza, do wzmacniania sygnału fotoakustycznego, zawierająca połączone kanałem wnęki wypełnione badaną substancją, jedna zaś wnęka ma w przeciwległych ściankach naprzeciwko siebie współosiowe kanały przelotowe, znamienna tym, że do kanałów przelotowych (2) wnęki z badaną substancją (5) dołączone są filtry akustyczne składające się z dołączonych do kanałów przelotowych (2) wnęk buforowych (4) o objętościach znacznie większych od objętości wnęki (5) z badaną substancją oraz z umieszczonych współosiowo z kanałami przelotowymi (2) kanałów zewnętrznych (1), łączących wnęki buforowe (4) z otoczeniem, zaś długość kanałów zewnętrznych (1) jest tak dobrana, by na częstotliwości, na której dokonywana jest modulacja wiązki (3) światła wykorzystywanego do wzbudzenia efektu fotoakustycznego, odpowiadała ona 1/4 długości fali akustycznej powstającej w badanej substancji, korzystnie gazie lub cieczy, wypełniającej komorę.A photoacoustic chamber in the form of a Helmholtz resonator, for amplifying the photoacoustic signal, containing cavities connected with a channel filled with the tested substance, while one cavity has in opposite walls opposite to each other coaxial through-channels, characterized in that the cavities with the tested substance (5) are connected to the through-channels (2) acoustic filters are included, consisting of buffer cavities (4) attached to the through channels (2) with volumes much larger than the volume of the recess (5) with the test substance and external channels (1) located coaxially with the through channels (2), connecting the cavities buffer (4) with the environment, and the length of the external channels (1) is selected so that at the frequency at which the beam (3) of the light used to induce the photoacoustic effect is modulated, it corresponds to 1/4 of the acoustic wavelength generated in the tested substance preferably a gas or liquid filling the chamber.
PL386945A 2008-12-29 2008-12-29 Photoacoustic chamber PL214327B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL386945A PL214327B1 (en) 2008-12-29 2008-12-29 Photoacoustic chamber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL386945A PL214327B1 (en) 2008-12-29 2008-12-29 Photoacoustic chamber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL386945A1 PL386945A1 (en) 2010-07-05
PL214327B1 true PL214327B1 (en) 2013-07-31

Family

ID=42370650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL386945A PL214327B1 (en) 2008-12-29 2008-12-29 Photoacoustic chamber

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL214327B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL386945A1 (en) 2010-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jia et al. Ultrasound propagation in externally stressed granular media
US20100087733A1 (en) Biological information processing apparatus and biological information processing method
CL2018002308A1 (en) Method and apparatus for measuring the concentration of target substances in the blood.
US8479559B2 (en) Cylindrical photoacoustic detector with excitation of the second azimuthal resonance
El-Busaidy et al. Modelling of open photoacoustic resonators
JP2005504985A (en) Method and apparatus for measuring electromagnetic wave absorption of substances
JP2015024125A (en) Subject information acquiring apparatus and method for controlling subject information acquiring apparatus
Frigenti et al. Resonant microbubble as a microfluidic stage for all-optical photoacoustic sensing
US20140079228A1 (en) Microphone test fixture
Yi et al. Theoretical analysis of off beam quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy sensor
CN101251480A (en) gas sensor
CN107290283A (en) A kind of multipurpose photoacoustic cell of low noise differential configuration
PL214327B1 (en) Photoacoustic chamber
Roitner et al. Experimental evaluation of time domain models for ultrasound attenuation losses in photoacoustic imaging
WO2018064821A1 (en) Distributed optical fiber gas sensor
Voleisis et al. Ultrasonic method for monitoring the clotting process during whole blood coagulation
CN104272101B (en) Photoacoustic wave meter
RU2416089C1 (en) Procedure for determination of viscosity of magnetic fluid or magnetic colloid
Huber et al. A selective, miniaturized, low-cost detection element for a photoacoustic CO2 sensor for room climate monitoring
PL225525B1 (en) Photoacoustic chamber
JP2013188489A (en) Subject information processing apparatus and method for operating the same
PL210128B1 (en) Photoacoustic measurement chamber
Pernau et al. Resonant photoacoustic CO2 spectroscopy with LED light source
RU2786790C1 (en) Laser optoacoustic gas analyser and method for measuring the gas concentration
RU199702U1 (en) RESONANT DIFFERENTIAL OPTICAL-ACOUSTIC DETECTOR