● 摘要
光声光谱技术具有检测灵敏度高、普适性强等特点，可在保持样品初始状态的情况下对其进行无损检测，能够检测传统光谱技术不易检测的弱吸收、不透明、高散射样品，这些特点使光声光谱技术得到广泛的应用，并成为常规光谱技术的有益补充与强有力的竞争者。为了进一步推广光声光谱技术，扩展其应用领域，我们结合北京航空航天大学精品课程建设对实验仪器建设的需求开展了以下工作：
研制了一台可同时实现振幅谱与相位谱测量的自动化光声光谱检测系统。该系统在传统气体-微音器光声光谱系统的基础上，增加了相位测量功能，有效地抑制了噪声，提高了系统性能。基于虚拟仪器软件平台——LabVIEW设计了系统软件，实现了归一化光声振幅谱和相位谱的自动化测量。该仪器人机界面友好、自动化程度高，整个系统的主要性能指标为：波长测量范围为350~1000nm，最小波长分辨率为0.5nm，频率在8~3700Hz范围内可调。我们用该系统测量了炭黑的光声振幅谱与相位谱，其振幅测量结果与文献结果一致，相位测量结果与相关理论相吻合。用Ho2O3对该系统进行鉴定，测得的归一化光声振幅谱与文献结果一致。
为了使所研制的光声光谱系统得到推广应用，我们指出了该系统在实际使用中应该特别注意的几个问题，如：系统测量范围的确定，系统各组成仪器的正确使用，室内空气流动对测量的影响等。文中给出了基线漂移、波长准确度、重复性和测量不确定度等评价标准用于判断光声光谱测量结果的有效性。对于文献中提到的涂黑光声池内壁的做法，通过实验证实该方法不可取。此外，澄清了困扰光声光谱使用者的两个问题，一是光声光谱与吸收光谱的关系，一是炭黑的光声光谱与光源功率谱的关系。
将自建的光声光谱系统用于药物分析，检测了5mg叶酸药片（其中叶酸的含量仅为0.4mg）的光声光谱，发现其光声光谱与纯叶酸粉末的光声光谱一致，这充分显示出光声光谱用于固体药片检测的方便快捷与灵敏。与传统的吸收光谱方法相比，利用这种方法无需复杂的粉碎、溶解、萃取等样品制备过程，大大节省了测量时间，提高了测量的效率。
用自建的光声光谱系统测量了双氯芬酸钠药膏（含双氯芬酸钠2mg）的光声光谱，实验表明双氯芬酸钠药膏的光声光谱与双氯芬酸钠药片的光声光谱类似，证明光声光谱可以直接检测通常透射和反射光谱不宜检测的药膏。
将光声光谱用于喜树碱的羟丙基-β-环糊精的包合物分析，发现用归一化光声振幅谱可以证实包合物的形成。通过对比物理混合物与包合物样品的归一化光声振幅谱和相位谱，发现将光声相位谱与振幅谱相结合，可以获得有关包合物更丰富的信息。
光的散射对实际光声光谱测量的影响，一直是困扰光声光谱研究者的问题。我们在对维生素B2药片及其粉末、螺旋藻药片及其粉末、以及奥氮平药片及其粉末的光声光谱研究的基础上，建立了理论模型，解释了光散射效应对单组分固体和固体混合物光声光谱的不同影响。提出了一种初步快速鉴别固体混合物的新方法，该方法有望应用于固体药物、矿物和土壤分析等领域。
本文的主要创新点为：
1. 研制了一台可同时测量光声振幅谱与相位谱的自动化光声光谱系统，与传统的气体-微音器光声光谱系统相比，该系统增加了相位谱测量功能，系统功能更为强大，系统的自动化程度更高。
2. 用光声光谱法研究了喜树碱的羟丙基-β-环糊精包合物，证实了将光声振幅谱和相位谱相结合可得到样品更丰富的信息。
3. 提出一种快速初步鉴别固体混合物的新方法，该方法有望应用于固体药物、矿物和土壤分析等领域。