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Lexikon der Optik: optoakustischer Empfänger

optoakustischer Empfänger, ein Nachweisgerät für elektromagnetische Strahlung. Die Strahlungsenergie wird dabei von einer innerhalb eines geschlossenen Meßkolbens befindlichen Substanz (Festkörper, Flüssigkeit oder Gas) absorbiert, deren Erwärmung auf ein ebenfalls in dem Kolben eingeschlossenes Gas übertragen wird und nach den Gasgesetzen zu einer Druckerhöhung dieses Gases führt (Abb.). Wird die Strahlungsleistung zeitlich moduliert, ergibt sich eine Druckmodulation, die sehr empfindlich, z.B. mit einem Mikrophon, nachgewiesen werden kann. Das erhaltene Mikrophonsignal ist der absorbierten Strahlungsleistung proportional. Es ist abhängig von der Wärmekapazität der verwendeten Substanz. Der Gasdruck in dem Kolben darf nicht zu klein sein, damit die aufgenommene Energie nicht bereits innerhalb einer Modulationsperiode an die Wand abgeleitet wird.

Verwendet man als Arbeitssubstanz ein stark absorbierendes Gas, dann kann man mit dem o. E. sehr kleine Strahlungsleistungen bis hinab zu 10-10W bzw. sehr geringe Strahlungsenergien bis hinab zu 10-9 J nachweisen. Voraussetzung dafür ist allerdings, daß die durch die Moleküle absorbierte Strahlung nicht reemittiert wird, weshalb der o. E. vorwiegend im IR-Bereich angewendet wird. Die Empfindlichkeit kann noch erhöht werden, indem die Gaszelle in einer akustischen Resonanz betrieben wird; allerdings sind dann die Anforderungen an die Stabilität der Modulationsfrequenz der Strahlung hoch. Eine generelle Grenze ist bei o. E. durch die Erschütterungs- und Körperschallempfindlichkeit des Detektors gegeben. Für den Fall eines Gasdetektors erhält man ein von der Wellenlänge der Strahlung abhängiges Signal, was für den breiten Einsatz als Empfänger ungünstig ist, auf der anderen Seite aber die Grundlage für ein hochempfindliches Spektrometer (optoakustische Spektroskopie) bilden kann.



Optoakustischer Empfänger: Aufbau. M Modulator, F Fenster, Mi Mikrofon, S Signal.

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