表面光电压谱与普通的透射或漫反射光谱不同，它是作用光谱，是利用调制光激发而产生光伏信号。因此，所检测的信号包括两方面信息：一个是常见的光电压强度谱，它正比于样品的吸收光谱；另一个是相位角谱。SPV 信号的实质是对样品施加在强度信号上的正弦调制光脉冲，将会导致一个相同频率调制的，而且是正弦波的表面电势的变化。影响表面电势值的是少数载流子平均扩散距离内的光生电子或空穴，即SPV在比少数载流子平均寿命更长的时间后才出现极值。因此，在入射光脉冲和SPV的极值之间有一个时间延迟，也即相位差。可以通过研究样品的SPV 响应相位角来判断固体材料的导电类型、表面态得失电子性质和固体表面的酸碱性质。

表面光电压检测装置主要由光源、单色器、斩波器与锁相放大器、光电压池以及信号采集软件构成，如图12-9所示。一般采用氙灯作为光源，其在紫外及可见光谱范围光强都比较强。氙灯发射的光经透镜系统处理获得平行出射光，并进入光栅单色仪。经由光栅单色仪可以获得具有较高分辨率的单色光，并经过外部光路引入光电压池。

光电压池是光电转换器件，它的结构对光电响应及信噪比有较大影响。为了获得更好的信噪比，必须采用较好的电磁屏蔽。本实验中采用铜质的屏蔽箱。光电压池结构如图12-10右图所示，为三明治（ITO/样品/ITO）构造。所用的ITO电极在300~330 nm有明显地吸收。

    由于表面光电压信号非常微弱，并且十分容易受到外界电磁信号干扰，因此表面光电压通常基于锁相放大器进行测量。利用斩波器对入射光信号进行调制，通过锁相放大器获得与斩波器具有相同频率的叠加在较大噪音背景下的微弱光电压信号。这一测试系统即使有用的信号被淹没在噪声信号里面，并且噪声信号比有用的信号大很多，只要知道所采集信号的频率值，就能准确地测量出这个信号的幅值。

除此外，电场诱导的表面光电压谱（Electron-Field-Introduced SPS, EFISPS）是在SPS的基础上，研究在外电场作用下纳米粒子表面光生电子和空穴的迁移及空间电荷层变化的一种作用光谱，也具有非常多的应用。