HAMAMATSU, Giappone, 25 d'Agostu, 2021 - Hamamatsu Photonics è l'Istitutu Naziunale di Scienze è Tecnulugia Industriale Avanzate (AIST) in Tokyo anu cullaburatu à un sistema di monitorizazione di gas portatile tuttu otticu per prevede eruzioni vulcaniche cun un altu gradu di sensibilità. Oltre à furnisce un monitoru stabile è à longu andà di i gasi vulcanichi vicinu à i crateri vulcanichi, l'analizatore portatile pò ancu esse adupratu per rilevà perdite di gas tossicu in impianti chimichi è fognature è per misurazioni atmosferiche.

U sistema cuntene un laser à cascata quantum (QCL) miniaturizatu, spazzatu in lunghezza d'onda sviluppatu da Hamamatsu. À circa 1/150 di a dimensione di QCL precedenti, u laser hè u più chjucu QCL spazzatu in lunghezza d'onda di u mondu. U sistema di trasmissione per u sistema di sorveglianza di u gasu, sviluppatu da AIST, permetterà u picculu QCL di esse muntatu in analizzatori portatili è leggeri chì ponu esse purtati in ogni locu.
U più chjucu QCL spazzatu in lunghezza d'onda hè solu 1/150 di a dimensione di QCL spazzati in lunghezza d'onda precedenti. Per cortesia di Hamamatsu Photonics KK è New Energy and Organisation Development Technology (NEDO).
Sfruttendu a tecnulugia esistente di u sistema microelettromeccanicu (MEMS) di Hamamatsu, i sviluppatori anu riprogettatu cumpletamente a grata di diffrazione MEMS di QCL, riducendula à circa 1/10 di a dimensione di e griglie convenzionali. A squadra hà ancu impiegatu un picculu magnetu chì hè statu dispostu per riduce u spaziu inutile, è hà assemblatu precisamente l'altri cumpunenti cun precisione finu à unità di 0,1 μm. E dimensioni esterne di u QCL sò 13 × 30 × 13 mm (L × P × A).

I QCL spazzati in lunghezza d'onda usanu una grata di diffrazione MEMS chì si dispersa, riflette è emette luce infrarossa media mentre cambia rapidamente a lunghezza d'onda. U QCL spazzatu d'onda di Hamamatsu hè sintonizzabile in a gamma di lunghezze d'onda da 7 à 8 μm. Questa gamma hè assorbita facilmente da i gasi SO2 è H2S chì sò cunsiderati cum'è predittori precoci di una pussibile eruzione vulcanica.

Per uttene una lunghezza d'onda sintonizzabile, i ricercatori anu adupratu una tecnulugia di cuncepimentu di dispositivi basata annantu à l'effettu quanticu. Per u stratu di emissione di luce di l'elementu QCL, anu adupratu un cuncepimentu anti-attraversatu duale-statale superiore.

Quandu u QCL spazzatu in lunghezza d'onda hè cumbinatu cù u sistema di trasmissione sviluppatu da AIST, pò uttene una velocità di spazzatura di lunghezza d'onda chì acquista un spettru di luce infrarossu mediu continuu in 20 ms. L'acquisizione à grande velocità di QCL di u spettru faciliterà l'analisi di fenomeni transitori chì cambianu rapidamente cù u tempu. A risuluzione spettrale di u QCL hè di circa 15 nm, è a so putenza massima massima hè di circa 150 mW.

Attualmente, a maiò parte di l'analizatori aduprati per rilevà è misurà i gasi vulcanichi in tempu reale anu sensori elettrochimichi. L'elettrodi in questi sensori - è e prestazioni di l'analizzatore - si deterioranu rapidamente, per via di una esposizione costante à gas tossicu. L'analizatori di gasi tutti ottichi utilizanu una fonte di luce di lunga vita è richiedenu menu manutenzione, ma a fonte di luce ottica pò occupà assai spaziu. A dimensione di questi analizzatori li rende difficili da installà vicinu à i crateri vulcanichi.

U sistema di sorveglianza di gas vulcanicu di prossima generazione, dutatu di u picculu QCL spazzatu in lunghezza d'onda, darà à i vulcanologi una unità portatile tutte-ottica, compatta, chì hà alta sensibilità è facilità di mantenimentu. I ricercatori di Hamamatsu è i so culleghi di AIST è di a New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), chì anu sustenutu u prugettu, continueranu à investigà e manere di aumentà a sensibilità di l'analizzatore è riduce a manutenzione.

A squadra pianifica osservazioni multipunti per testà è dimostrà l'analizzatore portatile. I prudutti chì utilizanu u QCL spazzatu da a lunghezza d'onda è i circuiti di trasmissione assemi à i fotodetettori Hamamatsu sò previsti per a liberazione in u 2022.