Jika frekuensi laser disamakan dengan frekuensi transisi dari molekul yang berada di dalam sel fotoakustik, sebagian molekul dengan tingkat energi E
akan dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi E
1
. Molekul-molekul dengan tingkat
energi E
1
kemudian akan melakukan proses deeksitasi dengan melepaskan energi eksitasinya. Proses deeksitasi dapat terjadi secara radiasi maupun non - radiasi.
Apabila pelepasan energi eksitasi berlangsung secara non-radiasi, maka pada waktu bertumbukan molekul tersebut akan memberikan energi eksitasinya kepada
molekul yang ditumbuknya. Oleh molekul yang ditumbuk, energi eksitasi tersebut digunakan sebagai energi translasi atau energi kinetik. Kenaikan energi kinetik
tersebut akan menyebabkan kenaikan suhu dan tekanan. Apabila laser dimodulasi dengan chopper, tekanan dalam sel fotoakustik akan berubah secara periodik.
Perubahan tekanan atau bunyi tersebut akan ditangkap dan diukur dengan menggunakan mikrofon. Keluaran dari mikrofon tersebut akan diperkuat oleh lock
– in amplifier [Santosa,2008].
2.3.1. Laser CO
2
Sumber cahaya yang digunakan pada detektor fotoakustik adalah laser. Digunakannya laser pada detektor fotoakustik karena laser memiliki intensitas
spektral yang tinggi dan dapat ditala. Frekuensi laser dapat disamakan dengan frekuensi transisi molekul yang akan dideteksi.
Salah satu jenis laser yang dapat digunakan pada detektor fotoakustik adalah laser CO
2
. Laser CO
2
tersebut bekerja pada panjang gelombang
m μ
9 - 11 m
μ . Detektor fotoakustik berbasis laser CO
2
sangat sensitif untuk mengukur etilen dengan batas deteksi pada orde ppt part per
trillion , 1:10
12
[Santosa,2008]. Hal ini dikarenakan etilen mempunyai koefisien serapan yang sangat tinggi di daerah operasi laser tersebut.
Laser CO
2
merupakan laser yang terdiri dari beberapa komponen, yaitu : bahan aktif, power supply, dan resonator optis Gambar 2.6. Resonator optis pada
laser CO
2
terdiri dari sebuah kisi dan sebuah cermin. Power supply digunakan untuk memberikan daya pada laser CO
2
. Pada bahan aktif terdapat 3 jenis gas yaitu gas CO
2
, gas N
2
dan gas He. Gas CO
2
adalah gas utama pembentuk laser CO
2
. Gas N
2
dapat membantu menaikkan populasi pada tingkat atas. Sedangkan, gas He dapat membantu mengurangi populasi pada tingkat bawah [Laud,1988].
Gambar 2.6. Komponen Laser Syarat terjadinya laser adalah terjadinya proses pancaran terangsang. Pada
kondisi normal, populasi molekul CO
2
pada tingkat energi rendah lebih banyak daripada populasi molekul CO
2
pada tingkat energi yang lebih tinggi. Agar terjadinya proses pancaran terangsang, kondisi inversi populasi harus terpenuhi
pers. 2.3, dimana jumlah populasi tingkat atas N
2
lebih banyak dari jumlah populasi tingkat bawah N
1
.
1 2
N N
2.3 Untuk mencapai keadaan seperti pada pers.2.3, molekul CO
2
aktif dipicu
