HAMAMATSU, Japan, 25. ágúst 2021-Hamamatsu Photonics og National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) í Tókýó unnu saman að sjónrænu, flytjanlegu gaseftirlitskerfi til að spá fyrir um eldgos með mikilli næmni. Auk þess að veita stöðugt, langtíma eftirlit með eldgösum nálægt eldgígum, gæti einnig verið hægt að nota flytjanlega greiningartækið til að greina eitrað gasleka í efnaverksmiðjum og fráveitu og til mælinga í andrúmslofti.

Kerfið inniheldur smækkaða, bylgjulengdarsótta skammtaskjálftaleisara (QCL) sem Hamamatsu þróaði. Um það bil 1/150th á stærð við fyrri QCL er leysirinn minnsti QCL bylgjulengd heims. Drifkerfið fyrir gaseftirlitskerfið, þróað af AIST, mun gera kleift að setja litla QCL í léttar, færanlegar greiningartæki sem hægt er að bera hvert sem er.
Minnsta QCL bylgjulengd heims er aðeins 1/1/150th á stærð við fyrri bylgjulengd QCL. Með leyfi Hamamatsu Photonics KK og New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).
Með því að nýta núverandi Microelectromechanical kerfi (MEMS) tækni Hamamatsu, endurhönnuðu verktaki algjörlega MEMS mismununargrind QCL og minnkaði það niður í um það bil 1/10 af stærð hefðbundinna rista. Liðið notaði einnig lítinn segul sem var komið fyrir til að minnka óþarfa pláss og setti hina íhlutina nákvæmlega saman með nákvæmni niður í einingar upp á 0,1 μm. Ytri mál QCL eru 13 × 30 × 13 mm (B × D × H).

Bylgjulengd QCL nota MEMS dreifingarist sem dreifir, endurspeglar og gefur frá sér innrautt innrautt ljós á meðan bylgjulengd breytist hratt. Bylgjusveiflu QCL Hamamatsu er stillanlegt á bylgjulengd bilinu 7 til 8 μm. Þetta svið frásogast auðveldlega af SO2 og H2S lofttegundunum sem eru taldar vera snemma spá um mögulegt eldgos.

Til að ná stillanlegri bylgjulengd notuðu vísindamennirnir tæknihönnunartækni sem byggist á skammtafræðilegum áhrifum. Fyrir ljósgeislandi lag QCL frumefnisins notuðu þeir hönnun gegn þvermáli með tvískipturri efri stöðu.

Þegar bylgjulengd QCL er sameinuð drifkerfi þróað af AIST getur það náð bylgjulengd sóphraða sem öðlast samfellt miðra innrautt ljósróf innan 20 ms. Háhraða kaup QCL á litrófinu mun auðvelda greiningu á tímabundnum fyrirbærum sem breytast hratt með tímanum. Litrófsupplausn QCL er um 15 nm og hámarks hámarksafköst hennar eru um það bil 150 mW.

Eins og er eru flestir greiningartæki sem notuð eru til að greina og mæla eldgos í rauntíma með rafefnafræðilega skynjara. Rafskautin í þessum skynjurum - og afköst greiningartækisins - versna hratt vegna stöðugrar útsetningar fyrir eitruðu gasi. Alls-ljós gas greiningartæki nota langlífa ljósgjafa og þurfa minna viðhald, en sjónljósgjafinn getur tekið mikið pláss. Stærð þessara greiningartækja gerir þau erfitt að setja upp nálægt eldgígum.

Næsta kynslóð eldfjallagasvöktunarkerfis, útbúið með örsmáu bylgjulengdinni QCL, mun veita eldfjallafræðingum algjörlega sjón, þétta, færanlega einingu sem hefur mikla næmni og auðvelt viðhald. Rannsakendur Hamamatsu og samstarfsmenn þeirra hjá AIST og New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), sem studdu verkefnið, munu halda áfram að rannsaka leiðir til að auka næmi greiningartækisins og draga úr viðhaldi.

Liðið er að skipuleggja margar punkta athuganir til að prófa og sýna fram á færanlega greiningartækið. Áætlað er að gefa út vörur sem nota bylgjulengdarsveiflu QCL og drifrása ásamt Hamamatsu ljósnemum árið 2022.