Preliminary analysis of the possibility of photoacoustic spectroscopy in photophysics of soil

• Autorzy: Zurawska A. , Rochowski P. , Szurkowski J.

Warianty tytułu

PL

Wstępna analiza możliwości zastosowania spektroskopii fotoakustycznej w fotofizyce gleby

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the present paper, an attempt was made to apply phothoacoustic spectroscopy (PAS) i.e., the particular version of photothermal spectroscopy where a quantity of energy deactivated into heat is evaluated, to quantify photophysical processes in a soil sample. As light sources three diodes emitting at blue, green and red bands of visible light spectrum were used. The obtained dependences of photoacoustic signal amplitude versus light modulation frequency did not follow predictions of Rosencwaig-Gersho classic theory since an additional heat exchange mechanism characteristic of powdered solid samples was likely to occur. In visible light spectrum band, two independent transition processes, achievable to our apparatus, were distinguished. The principal parameters: the relative photoacoustic signal amplitude and characteristic times (1.28 and 0.64 ms) of each revealed process were obtained.

PL

W niniejszej pracy podjęto próbę zastosowania spektroskopii fotoakustycznej (PAS), t.j. szczególnej wersji spektroskopii fototermalnej, w której ocenia się ilość energii dezaktywowanej do postaci ciepła, dla ilościowej oceny procesów fotofizycznych zachodzących w próbce glebowej. Jako źródło światła zastosowano trzy diody emitujące w pasmach niebieskim, zielonym i czerwonym widma światła widzialnego. Uzyskane zależności amplitudy sygnału fotoakustycznego od częstotliwości modulacji światła nie były zgodne z przewidywaniami klasycznej teorii Rosencwaiga-Gersho, co mogło być spowodowane wystąpieniem dodatkowego mechanizmu wymiany ciepła, charakterystycznego dla sproszkowanych próbek glebowych. W paśmie widma światła widzialnego wyróżniono dwa niezależne procesy przejściowe, wykrywalne dla naszej aparatury. Otrzymano podstawowe parametry: względną amplitudę sygnału foto-akustycznego oraz czasy charakterystyczne (1,28 oraz 0,64 ms) dla każdego z tych wykrytych procesów.

Słowa kluczowe

EN

preliminary analysis; possibility; photoacoustic spectroscopy; photophysics; soil

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrophysica
• Rocznik: 2011
• Tom: 17
• Numer: 1[188]
• Opis fizyczny: p.241-250,fig.,ref.

Twórcy

autor

Zurawska A.

• Department of Physics, Opole University of Technology, Ozimska 75, 45-370 Opole, Poland

autor

Rochowski P.

autor

Szurkowski J.

Bibliografia

• Alexandre J., Saboya F., Marques B.C., Ribeiro M.L.P., Salles C., da Silva M.G., Sthel M.S., Auler L.T., Vargas H., 1999. Photoacoustic thermal characterization of kaolinite clays. Analyst, 124, 1209-1214.
• Brinkmann T., Sartorius D., Frimmel F.H., 2003. Photobleaching of humic rich dissolved organic matter. Aquat. Sci., (65), 415-424.
• Bruccoleri A. G., 2000. Time resolved pulsed photoacoustic spectroscopy. Doctoral dissertation, The University of Calgary, Calgary, 76-80.
• Endicott J.F., Uddin M.J., 2001. Correlations of optical and thermal charge transfer. Coord. Chem. Rev., 219-221, 687-712.
• Inczedy J., Lengyel T., Ure A.M., 1998. Compendium of Analytical Nomenclature. The Orange Book 3rd Edition, Blackwell Science.
• Johnston H.S., Graham R., 1974. Photochemistry of NOx and HNOx compounds. Can. J. Chem., 52, 1415-1423.
• Lakowicz J.R., 1983. Principles of fluorescence spectroscopy. Plenum, New York.
• Lima G.A.R., Baesso M.L., Arguello Z.P., da Silva E.C., Vargas H., Miranda L.C.M., 1987. Phase resolved photoacoustic spectroscopy: Application to metallicion-doped glasses. Phys. Rev., 36, 9812-9815.
• Manhaes R.S.T., Auler L.T., Sthel M.S., Alexandre J., Massunaga M.S.O., Carrio J.G., dos Santos D.R., da Silva E.C., Garcia-Quiroz A., Vargas H., 2002. Soil characterisation using X-ray diffraction, photoacoustic spectroscopy and electron paramagnetic resonance. Appl. Clay Sci., 21,303-311.
• Orlov D.S., 2008. Physical Chemistry. In: Encyclopedia of Soil Science (Ed W. Chesworth). Springer, Dordrecht, 555-558.
• Protti S., Mezzetti A., Lapouge C., Cornard J.P., 2008. Photochemistry of metal complexes of 3- hydroxyflavone: towards a better understanding of the influence of solar light on the metal-soil organic matter interactions. Photochem. Photobiol. Sci., 7, 109-119.
• Rosencwaig A., Gersho A., 1976. Theory of photoacoustic effect with solids, J. Appl. Phys., 47, 64-69.
• Szurkowski J., Baścik-Remisiewicz A., Matusiak K., Tukaj Z., 2001. Oxygen evolution and photosynthetic energy storage during the cell cycle of green alga Scenedesmus armatus characterized by photoacoustic spectroscopy. J. Plant Physiol., 158, 1061-1067.
• Zepp R.G., 1992. Hydroxyl radical formation in aqueous reactions (pH 3-8) of Iron (II) with hydrogen peroxide: the photo-Fenton reaction. Environ. Sci. Technol., (26), 313-319.
• Żurawska A., Rochowski P., Szurkowski J., 2009. An attempt to evaluate dynamics of water release from soil using photoacoustic spectroscopy (in Polish). Inżynieria Rolnicza, (5), 329-335