光声显微镜

利用聚焦的激光束对固体样品表面扫描，测量不同位置处产生的光声信号的振幅和相位，从而确定样品的光学性质、热学性质、弹性情况或几何结构，于是便发展成为光声显微镜。利用光声显微镜，可对各种金属、陶瓷、塑料或生物样品等的表面或亚表面的微细结构进行声成像显示，特别可对集成电路等固体器件的亚表面结构进行成像研究，为此，光声显微镜已成为各种固体材料或器件非破坏性检测的有效工具。

1880年A.G.贝尔首先发现当物质受到周期性强度调制的光照射时会产生声信号，这种现象称为光声效应。这是由于光照射时，物质因吸收光能而受激发，然后通过非辐射消除激发过程，吸收的光能（全部或部分）就转变为热。如果照射的光束经过周期性的强度调制，则在物质内产生周期性的温度变化，这部分物质及其邻近媒质便热胀冷缩产生应力（或压力）周期性变化，于是产生声信号，这种信号称为光声信号。光声信号的频率与光调制频率相同，其强度和相位则决定于物质的光学、热学、弹性和几何的特性。光声信号可以用传声器或压电换能器进行接收，进而发展光声成像技术。

利用光声显微镜检测物质的组分和特性时，检测的是被物质所吸收的光能与物质相互作用之后产生的声能，因此检测非常灵敏。另外，高功率激光源的出现，可利用光声效应作为声信号的激励源，在气体、液体和固体中激发声波，用以研究媒质的声学特性及声与声或声与其他物质的相互作用。因为光声信号的激励源不必与媒质直接接触，所以特别适用于极端条件（如高温、低温、高压或侵蚀性的环境）下的研究工作。同时，由于激励源产生的光声信号源可在媒质中高速运动而不致引起涡流，避免了涡流产生的附加噪声干扰。