HAMAMATSU, Yaponiya, 25 Avqust 2021-Hamamatsu Photonics və Tokiodakı Milli Qabaqcıl Sənaye Elm və Texnologiyası İnstitutu (AIST) yüksək həssaslıq dərəcəsinə malik vulkan püskürmələrini proqnozlaşdırmaq üçün optik, portativ qaz izləmə sistemi üzərində əməkdaşlıq etdi. Portativ analizator, vulkan kraterləri yaxınlığında vulkanik qazların sabit, uzun müddətli monitorinqini təmin etməklə yanaşı, kimyəvi zavodlarda və kanalizasiyalarda zəhərli qaz sızmalarını aşkar etmək və atmosfer ölçüləri üçün də istifadə edilə bilər.

Sistem, Hamamatsu tərəfindən hazırlanmış miniatürləşdirilmiş, dalğa uzunluğunda süpürülmüş kvant kaskad lazerini (QCL) ehtiva edir. Əvvəlki QCL-lərin təxminən 1/150 ölçüsündə, lazer dünyanın ən kiçik dalğa uzunluğunda süpürülmüş QCL-dir. AIST tərəfindən hazırlanan qaz izləmə sistemi üçün sürücü sistemi, kiçik QCL -ni hər yerə daşıya bilən yüngül, portativ analizatorlara quraşdırmağa imkan verəcək.
Dünyanın ən kiçik dalğa uzunluğunda süpürülən QCL, əvvəlki dalğa boyu süpürülən QCL-lərin yalnız 1/150 hissəsidir. Hamamatsu Photonics KK və Yeni Enerji və Sənaye Texnologiyalarının İnkişafı Təşkilatının (NEDO) izni ilə.
Hamamatsu'nun mövcud mikroelektromekanik sistemi (MEMS) texnologiyasından istifadə edərək, inkişaf etdiricilər QCL -in MEMS difraksiya ızgarasını tamamilə yenidən dizayn edərək şərti ızgaraların 1/10 -a qədər azaldıblar. Komanda, lazımsız boşluğu azaltmaq üçün qurulmuş kiçik bir maqnit də istifadə etdi və digər komponentləri dəqiqliklə 0,1 μm vahidlərə qədər dəqiq bir şəkildə yığdı. QCL -nin xarici ölçüləri 13 × 30 × 13 mm -dir (G × D × Y).

Dalğa uzunluğunda süpürülən QCL-lər dalğa uzunluğunu sürətlə dəyişərkən orta infraqırmızı işığı yayan, əks etdirən və yayan MEMS difraksiya ızgarasından istifadə edirlər. Hamamatsu'nun dalğalı süpürülən QCL, 7-8 mikron dalğa uzunluğunda tənzimlənə bilir. Bu sıra, mümkün bir vulkan püskürməsinin erkən proqnozlaşdırıcıları hesab edilən SO2 və H2S qazları tərəfindən asanlıqla əmilir.

Ayarlanabilir dalğa uzunluğuna nail olmaq üçün tədqiqatçılar kvant effektinə əsaslanan bir cihaz dizayn texnologiyasından istifadə etdilər. QCL elementinin işıq yayan təbəqəsi üçün, çarpaz keçməmiş ikili yuxarı vəziyyət dizaynından istifadə etdilər.

Dalğa uzunluğunda süpürülən QCL, AIST tərəfindən hazırlanan sürücü sistemi ilə birləşdirildikdə, 20 ms ərzində fasiləsiz orta infraqırmızı işıq spektrini əldə edən dalğa uzunluğunda süpürmə sürətinə nail ola bilər. QCL-nin spektri yüksək sürətlə əldə etməsi zamanla sürətlə dəyişən keçici hadisələrin təhlilini asanlaşdıracaq. QCL -nin spektral həlli təxminən 15 nm -dir və maksimum pik çıxışı təxminən 150 mW -dir.

Hal -hazırda, vulkanik qazları real vaxtda aşkar etmək və ölçmək üçün istifadə olunan analizatorların əksəriyyətində elektrokimyəvi sensorlar var. Bu sensorlardakı elektrodlar və analizatorun performansı zəhərli qaza davamlı məruz qalması səbəbindən tez pisləşir. Bütün optik qaz analizatorları uzun ömürlü bir işıq mənbəyindən istifadə edir və daha az təmir tələb edir, lakin optik işıq mənbəyi çox yer tuta bilər. Bu analizatorların ölçüsü vulkan kraterlərinin yaxınlığında quraşdırılmasını çətinləşdirir.

Kiçik dalğa uzunluğunda süpürülən QCL ilə təchiz edilmiş yeni nəsil vulkanik qaz monitorinq sistemi, vulkanoloqlara yüksək həssaslıq və asan saxlanıla bilən optik, kompakt, portativ bir qurğu təqdim edəcək. Layihəni dəstəkləyən Hamamatsu və AIST və Yeni Enerji və Sənaye Texnologiyalarının İnkişafı Təşkilatında (NEDO) olan tədqiqatçılar analizatorun həssaslığını artırmaq və texniki xidməti azaltmaq yollarını araşdırmağa davam edəcəklər.

Komanda, portativ analizatoru sınamaq və nümayiş etdirmək üçün çox nöqtəli müşahidələr planlaşdırır. Hamamatsu fotodetektorları ilə birlikdə dalğa uzunluğunda süpürülən QCL və sürücü dövrələrini istifadə edən məhsulların 2022-ci ildə buraxılması planlaşdırılır.