HAMAMATSU, an tSeapáin, 25 Lúnasa, 2021 - Chomhoibrigh Hamamatsu Photonics agus an Institiúid Náisiúnta um Ard-Eolaíocht agus Teicneolaíocht Tionscail (AIST) i dTóiceo ar chóras monatóireachta gáis uile-optúil, iniompartha chun brúchtaí bolcánacha a bhfuil leibhéal ard íogaireachta acu a thuar. Chomh maith le monatóireacht chobhsaí, fhadtéarmach a sholáthar ar gháis bholcánacha in aice le cráitéir bholcánacha, d’fhéadfaí an anailísí iniompartha a úsáid freisin chun sceitheanna gáis tocsaineacha a bhrath i bplandaí agus i séaraigh cheimiceacha agus chun tomhais atmaisféaracha a dhéanamh.

Tá léasair easghluaiseachta chandamach (QCL) mionmhéadaithe, scuabtha ag tonnfhad a d’fhorbair Hamamatsu. Ag thart ar 1 / 150ú méid na QCLanna roimhe seo, is é an léasair an QCL scuabtha tonnfhaid is lú ar domhan. Ligfidh an córas tiomána don chóras monatóireachta gáis, arna fhorbairt ag AIST, an QCL beag bídeach a chur in anailíseoirí éadroma iniompartha is féidir a iompar áit ar bith.
Níl an QCL scuabtha tonnfhaid is lú ar domhan ach 1 / 150ú méid na QCLanna scuabtha tonnfhaid roimhe seo. Le caoinchead Hamamatsu Photonics KK agus an Eagraíocht Nua Forbartha Fuinnimh agus Teicneolaíochta Tionscail (NEDO).
Ag baint leasa as teicneolaíocht an chórais micreictreomeicniúil (MEMS) atá ag Hamamatsu, rinne na forbróirí athdhearadh go hiomlán ar ghreamú díraonta MEMS an QCL, agus laghdaigh sé é go dtí thart ar 1 / 10ú méid na ngnáth-gratálacha. D’fhostaigh an fhoireann maighnéad beag freisin a socraíodh chun spás gan ghá a laghdú, agus chuir siad na comhpháirteanna eile le chéile go beacht le haonaid 0.1 μm. Is iad toisí seachtracha an QCL 13 × 30 × 13 mm (W × D × H).

Úsáideann QCLanna scuabtha ag tonnfhad gríl díraonta MEMS a scaiptear, a léiríonn agus a astaíonn solas lár-infridhearg agus an tonnfhad á aistriú go gasta. Tá QCL tonn-scuabtha Hamamatsu inúsáidte sa raon tonnfhaid 7 go 8 μm. Glacann na gáis SO2 agus H2S an raon seo go héasca agus meastar gur réamh-mheastóirí iad ar bhrúchtadh bolcánach a d’fhéadfadh a bheith ann.

Chun tonnfhad inúsáidte a bhaint amach, d’úsáid na taighdeoirí teicneolaíocht dearaidh feiste atá bunaithe ar an éifeacht chandamach. Maidir leis an gciseal astaithe solais den eilimint QCL, d’úsáid siad dearadh dé-stáit uachtair tras-thrasnaithe.

Nuair a dhéantar an QCL scuabtha tonnfhaid a chomhcheangal leis an gcóras tiomána arna fhorbairt ag AIST, féadann sé luas scuabtha tonnfhaid a bhaint amach a fhaigheann speictream solais lár-infridhearg leanúnach laistigh de 20 ms. Éascóidh éadáil ardluais an QCL ar an speictream anailísí ar fheiniméin neamhbhuana a athraíonn go tapa le himeacht ama. Tá taifeach speictrim an QCL thart ar 15 nm, agus tá a bhuaic-aschur uasta thart ar 150 mW.

Faoi láthair, tá braiteoirí leictriceimiceacha ag mórchuid na n-anailíseoirí a úsáidtear chun gáis bholcánacha a bhrath agus a thomhas i bhfíor-am. Meathraíonn na leictreoidí sna braiteoirí seo - agus feidhmíocht an anailíseora - go gasta, mar gheall ar nochtadh leanúnach do ghás tocsaineach. Úsáideann anailíseoirí gáis uile-optúla foinse solais fad saoil agus teastaíonn níos lú cothabhála uathu, ach is féidir leis an bhfoinse solais optúil go leor spáis a thógáil. De bharr mhéid na n-anailíseoirí seo bíonn sé deacair iad a shuiteáil gar do chráitéir bholcánacha.

Cuirfidh córas monatóireachta gáis bholcánach na chéad ghlúine eile, atá feistithe leis an QCL beag bídeach scuabtha tonnfhaid, aonad iniompartha uile-optúil, dlúth, iniompartha a bhfuil íogaireacht ard agus cothabháil éasca aige. Leanfaidh na taighdeoirí ag Hamamatsu agus a gcomhghleacaithe ag AIST agus an Eagraíocht Nua Forbartha Fuinnimh agus Teicneolaíochta Tionscail (NEDO), a thacaigh leis an tionscadal, ag imscrúdú bealaí chun íogaireacht an anailíseora a mhéadú agus cothabháil a laghdú.

Tá an fhoireann ag pleanáil breathnuithe ilphointí chun an anailísí iniompartha a thástáil agus a thaispeáint. Tá sé beartaithe táirgí a úsáideann an QCL scuabtha tonnfhaid agus ciorcaid tiomána mar aon le fótaileastóirí Hamamatsu a scaoileadh i 2022.