HAMAMATSU, Japon, 25ê Tebax, 2021-Hamamatsu Photonics û Enstîtuya Neteweyî ya Zanist û Teknolojiya Pîşesazî ya Pêşkeftî (AIST) li Tokyo li ser pergalek çavdêriya gazê ya tev-optîkî, porteqalî ji bo pêşbîniya teqînên volkanîk ên bi hesasiyeteke bilind hevkarî kirin. Digel peydakirina stabîl, çavdêrîya demdirêj a gazên volkanîkî li nêzî kraterên volkanî, analîzê porteqalî jî dikare ji bo tespîtkirina lehiyên gaza toksîk ên di kargeh û kanalîzasyonên kîmyewî de û ji bo pîvandinên atmosferê were bikar anîn.

Di pergalê de lasazek ​​kaskûda kûantûmê ya hûr-dirêj, pêl-pêl (QCL) heye ku ji hêla Hamamatsu ve hatî pêşve xistin. Li dora 1/150-ê mezinahiya QCL-yên berê, lazer QCL-ya herî piçûktir a dirêjahiya pêlê ya cîhanê ye. Pergala ajotinê ya ji bo pergala çavdêriya gazê, ku ji hêla AIST ve hatî pêşve xistin, dê bihêle ku QCL -a piçûk li analîzkerên sivik û porteqalî yên ku dikarin li her deverê werin hilgirtin were bicîh kirin.
QCL-ya herî piçûktir a dirêjahiya pêlê ya cîhanê tenê 1/150-ê mezinahiya QCL-yên dirêj-pêlê yên berê ye. Ji Hamamatsu Photonics KK û Rêxistina Pêşxistina Teknolojiya Pîşesazî û Enerjiya Nû (NEDO).
Bi karanîna teknolojiya pergala mîkroelektromekanîkî ya heyî ya Hamamatsu (MEMS), pêşdebiran bi tevahî dîwara dîfraksiyona MEMS -a QCL -yê ji nû ve sêwirandin, wê bi qasî 1/10 -ê mezinahiya kevirên kevneşopî kêm dikin. Tîmê di heman demê de magnetek piçûktir a ku ji bo kêmkirina cîhê nehewbar hatî saz kirin jî xebitand, û hêmanên din bi baldarî heya yekîneyên 0.1 μm berhev kirin. Mezinahiyên derveyî yên QCL 13 × 30 × 13 mm (W × D × H) e.

QCL-yên bi pêla dirêjî pêlek dîfraksiyonê ya MEMS-ê bikar tînin ku dema ku dirêjahiya pêlê bi lez diguhezîne, ronahiya navîn-infrared belav dike, dixuye, û derdixe. QCL-ya pêlêkirî ya Hamamatsu di navbêna pêla 7 û 8 μm de tê tunekirin. Ev rêje bi hêsanî ji hêla gazên SO2 û H2S yên ku wekî pêşbînkerên destpêka teqîna volkanî têne hesibandin tê vegirtin.

Ji bo ku bigihîjin dirêjahiya pêlêk tunebûyî, lêkolîneran teknolojiyek sêwirana cîhazê ya ku li ser bandora kuantûmê ye, bikar anîn. Ji bo tebeqeya tîrêjê ya hêmana QCL, wan sêwiranek dijî-xaçkirî ya dual-jorê-dewletê bikar anîn.

Dema ku QCL-ya bi pêla dirêj bi pergala ajotinê ya ku ji hêla AIST ve hatî pêşve xistin tê hev kirin, ew dikare bigihîje leza pêlekê ya dirêjahiya pêlê ku di hundurê 20 ms-ê de spekreyek ronahiya navîn-infraredê ya domdar digire. Kirrûbirra bilez a QCL-ya spekterê dê analîzên diyardeyên demkî yên ku bi demê re zû diguhezin hêsantir bike. Çareseriya spektral a QCL bi qasî 15 nm e, û hilbera wê ya herî zêde bi qasî 150 mW ye.

Heya nuha, pir analîzkerên ku ji bo tespîtkirin û pîvandina gazên volkanî di wextê rast de têne bikar anîn xwedan senzorên elektrokîmyayî ne. Elektrodên di van senzoran de - û performansa analîzkerê - zû xirab dibin, ji ber xuyangkirina domdar a gaza jehrî. Analyzerên gazê yên hemî-optîkî çavkaniyek ronahiya dirêj-jiyanê bikar tînin û kêm lênêrîn hewce dikin, lê çavkaniya ronahiya optîkî dikare gelek cîh bigire. Mezinahiya van analîzkeran sazkirina wan li nêzî kunên volkanî dijwar dike.

Sîstema çavdêriya gaza volkanî ya nifşê paşîn, ku bi QCL-a tîrêjê ya pêla piçûktir ve hatî xemilandin, dê ji volkanologan re yekîneyek hemî-optîkî, zexm, porteqalî ya ku xwedî hestiyariya bilind û xwedîkirina hêsan e peyda bike. Lekolînwanên li Hamamatsu û hevkarên wan ên li AIST û Rêxistina Pêşketina Teknolojiya Enerjiya Nû û Pîşesazî (NEDO), ku piştgirî dan projeyê, dê lêkolîna awayên zêdekirina hesasiyeta analîzker û kêmkirina parastinê bidomînin.

Tîm ji bo ceribandin û xwenîşandana analîzkerê berçav çavdêriyên pir -xalî plan dike. Berhemên ku QCL-ya dirêj-pêlê û rêçên ajotinê bi hev re bi fotodetektorên Hamamatsu bikar tînin di 2022-an de têne berdan.