ಹಮಾಮಾಟ್ಸು, ಜಪಾನ್, ಆಗಸ್ಟ್ 25, 2021-ಜ್ವಾಲಾಮುಖಿ ಸ್ಫೋಟಗಳನ್ನು ಊಹಿಸಲು ಉನ್ನತ ಮಟ್ಟದ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯೊಂದಿಗೆ ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಗ್ಯಾಸ್ ಮಾನಿಟರಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಟೋಕಿಯೊದಲ್ಲಿ ಹಮಾಮಾಟ್ಸು ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ನ್ಯಾಷನಲ್ ಇನ್ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಅಡ್ವಾನ್ಸ್ಡ್ ಇಂಡಸ್ಟ್ರಿಯಲ್ ಸೈನ್ಸ್ ಅಂಡ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ (AIST) ಸಹಯೋಗಿಸಿವೆ. ಜ್ವಾಲಾಮುಖಿ ಕುಳಿಗಳ ಬಳಿ ಜ್ವಾಲಾಮುಖಿ ಅನಿಲಗಳ ಸ್ಥಿರ, ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುವುದರ ಜೊತೆಗೆ, ಪೋರ್ಟಬಲ್ ವಿಶ್ಲೇಷಕವನ್ನು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಸ್ಯಗಳು ಮತ್ತು ಒಳಚರಂಡಿಗಳಲ್ಲಿ ವಿಷಕಾರಿ ಅನಿಲ ಸೋರಿಕೆಯನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಮತ್ತು ವಾತಾವರಣದ ಅಳತೆಗಳಿಗೆ ಬಳಸಬಹುದು.

ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಹಮಾಮಾಟ್ಸು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಒಂದು ಚಿಕ್ಕ, ತರಂಗಾಂತರ-ಸ್ವೀಪ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕ್ಯಾಸ್ಕೇಡ್ ಲೇಸರ್ (ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್) ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಹಿಂದಿನ ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್‌ಗಳ ಗಾತ್ರದ ಸುಮಾರು 1/150 ನೇ ಭಾಗದಲ್ಲಿ, ಲೇಸರ್ ವಿಶ್ವದ ಅತಿ ಚಿಕ್ಕ ತರಂಗಾಂತರ-ಸ್ವೀಪ್ಡ್ ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್ ಆಗಿದೆ. ಎಐಎಸ್ಟಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಗ್ಯಾಸ್ ಮಾನಿಟರಿಂಗ್ ಸಿಸ್ಟಂನ ಡ್ರೈವ್ ಸಿಸ್ಟಮ್, ಸಣ್ಣ ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್ ಅನ್ನು ಹಗುರವಾದ, ಪೋರ್ಟಬಲ್ ವಿಶ್ಲೇಷಕಗಳಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.
ಪ್ರಪಂಚದ ಅತಿ ಚಿಕ್ಕ ತರಂಗಾಂತರ-ಸ್ವೀಪ್ಡ್ ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್ ಹಿಂದಿನ ತರಂಗಾಂತರ-ಸ್ವೀಪ್ ಮಾಡಿದ ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್ ಗಳ ಗಾತ್ರದಲ್ಲಿ ಕೇವಲ 1/150 ನಷ್ಟು ಮಾತ್ರ. ಹಮಾಮಾಟ್ಸು ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಕೆಕೆ ಮತ್ತು ಹೊಸ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಸಂಸ್ಥೆ (ಎನ್ಇಡಿಒ) ಕೃಪೆ.
ಹಮಾಮಾತ್ಸುವಿನ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಮೈಕ್ರೊಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಮೆಕಾನಿಕಲ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ (ಎಂಇಎಂಎಸ್) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಸದುಪಯೋಗಪಡಿಸಿಕೊಂಡು, ಡೆವಲಪರ್‌ಗಳು ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್‌ನ ಎಂಇಎಂಎಸ್ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಗ್ರೇಟಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮರುವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದರು, ಇದು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಗ್ರೇಟಿಂಗ್‌ಗಳ ಗಾತ್ರವನ್ನು 1/10 ಕ್ಕೆ ಇಳಿಸಿತು. ತಂಡವು ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಆಯಸ್ಕಾಂತವನ್ನು ಬಳಸಿತು, ಅದು ಅನಗತ್ಯ ಜಾಗವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮಾಡಿತು ಮತ್ತು 0.1 μm ಯುನಿಟ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಇತರ ಘಟಕಗಳನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಿತು. QCL ನ ಬಾಹ್ಯ ಆಯಾಮಗಳು 13 × 30 × 13 mm (W × D × H).

ವೇವ್‌ಲೆಂಗ್ತ್-ಸ್ವೀಪ್ಡ್ ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್‌ಗಳು ಎಂಇಎಂಎಸ್ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಗ್ರ್ಯಾಟಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಅದು ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸುವಾಗ ಮಧ್ಯದ ಅತಿಗೆಂಪು ಬೆಳಕನ್ನು ಹರಡುತ್ತದೆ, ಪ್ರತಿಫಲಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ. ಹಮಾಮತ್ಸುವಿನ ತರಂಗಾಂತರದ ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್ ಅನ್ನು 7 ರಿಂದ 8 μm ತರಂಗಾಂತರ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದಾಗಿದೆ. ಈ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು SO2 ಮತ್ತು H2S ಅನಿಲಗಳು ಸುಲಭವಾಗಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ಸಂಭವನೀಯ ಜ್ವಾಲಾಮುಖಿ ಸ್ಫೋಟದ ಮುಂಚಿನ ಮುನ್ಸೂಚಕರು ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು, ಸಂಶೋಧಕರು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಸಾಧನ ವಿನ್ಯಾಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸಿದರು. QCL ಅಂಶದ ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಪದರಕ್ಕಾಗಿ, ಅವರು ಆಂಟಿ-ಕ್ರಾಸ್ಡ್ ಡ್ಯುಯಲ್-ಮೇಲ್-ರಾಜ್ಯ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಬಳಸಿದರು.

ತರಂಗಾಂತರ-ಸ್ವೀಪ್ಡ್ ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್ ಅನ್ನು ಎಐಎಸ್ಟಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಡ್ರೈವ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿದಾಗ, ಇದು 20 ಎಂಎಸ್ ಒಳಗೆ ನಿರಂತರ ಮಧ್ಯ-ಅತಿಗೆಂಪು ಬೆಳಕಿನ ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಳ್ಳುವ ತರಂಗಾಂತರದ ವ್ಯಾಪಕ ವೇಗವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು. ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್‌ನ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್‌ನ ಅತಿ ವೇಗದ ಸ್ವಾಧೀನವು ಕಾಲಕ್ರಮೇಣ ವೇಗವಾಗಿ ಬದಲಾಗುವ ಅಸ್ಥಿರ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್‌ನ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಸುಮಾರು 15 ಎನ್ಎಮ್, ಮತ್ತು ಇದರ ಗರಿಷ್ಠ ಗರಿಷ್ಠ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಸರಿಸುಮಾರು 150 ಮೆವ್ಯಾ.

ಪ್ರಸ್ತುತ, ಜ್ವಾಲಾಮುಖಿ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ನೈಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಮತ್ತು ಅಳೆಯಲು ಬಳಸುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಶ್ಲೇಷಕಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸಂವೇದಕಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಈ ಸಂವೇದಕಗಳಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು - ಮತ್ತು ವಿಶ್ಲೇಷಕದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ - ವಿಷಕಾರಿ ಅನಿಲಕ್ಕೆ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಕ್ಷೀಣಿಸುತ್ತದೆ. ಆಲ್-ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಗ್ಯಾಸ್ ವಿಶ್ಲೇಷಕಗಳು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ನಿರ್ವಹಣೆ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವು ಸಾಕಷ್ಟು ಜಾಗವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಈ ವಿಶ್ಲೇಷಕಗಳ ಗಾತ್ರವು ಜ್ವಾಲಾಮುಖಿ ಕುಳಿಗಳ ಬಳಿ ಸ್ಥಾಪಿಸಲು ಕಷ್ಟವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.

ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಜ್ವಾಲಾಮುಖಿ ಅನಿಲ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು, ಸಣ್ಣ ತರಂಗಾಂತರ-ಸ್ವೀಪ್ಡ್ ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ಜ್ವಾಲಾಮುಖಿಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಪ್ಟಿಕಲ್, ಕಾಂಪ್ಯಾಕ್ಟ್, ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಘಟಕವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂವೇದನೆ ಮತ್ತು ಸುಲಭ ನಿರ್ವಹಣೆ ಹೊಂದಿದೆ. Hamamatsu ನಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧಕರು ಮತ್ತು AIST ಯಲ್ಲಿ ಅವರ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ಮತ್ತು ಯೋಜನೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸಿದ ನ್ಯೂ ಎನರ್ಜಿ ಮತ್ತು ಇಂಡಸ್ಟ್ರಿಯಲ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ ಡೆವಲಪ್‌ಮೆಂಟ್ ಆರ್ಗನೈಸೇಶನ್ (NEDO), ವಿಶ್ಲೇಷಕದ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಮತ್ತು ನಿರ್ವಹಣೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತದೆ.

ಪೋರ್ಟಬಲ್ ವಿಶ್ಲೇಷಕವನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಮತ್ತು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲು ತಂಡವು ಮಲ್ಟಿಪಾಯಿಂಟ್ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳನ್ನು ಯೋಜಿಸುತ್ತಿದೆ. ಹಮಾಮಾಟ್ಸು ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ತರಂಗಾಂತರ-ಸ್ವೀಪ್ ಕ್ಯೂಸಿಎಲ್ ಮತ್ತು ಡ್ರೈವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು 2022 ರಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲು ಯೋಜಿಸಲಾಗಿದೆ.