HAMAMATSU, Japan, 25. August 2021-Hamamatsu Photonics an den National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) zu Tokyo hunn un engem ganz opteschen, portable Gasiwwerwaachungssystem zesummegeschafft fir Vulkanausbréch mat engem héije Grad vu Empfindlechkeet virauszesoen. Zousätzlech fir eng stabil, laangfristeg Iwwerwaachung vu vulkanesche Gase bei vulkanesche Krater ze liwweren, kéint de portable Analysator och benotzt gi fir gëfteg Gasleck a chemesche Planzen a Kanalisatiounen a fir Atmosphärmessungen z'entdecken.

De System enthält e miniaturiséierte, Wellelängte-geschwommen Quantekaskadelaser (QCL) entwéckelt vum Hamamatsu. Op ongeféier 1/150th der Gréisst vu fréiere QCLs, ass de Laser dee klengste vun der Wellelängt geschwächten QCL op der Welt. Den Drive System fir de Gas Iwwerwaachungssystem, entwéckelt vun AIST, erlaabt de klenge QCL a liicht, portable Analysatoren ze montéieren déi iwwerall droen kënnen.
Déi klengst vun der Welt mat de Wellelängte geschwäche QCL ass nëmmen 1/150th d'Gréisst vu fréiere Wellelängt geschweest QCLs. Ugedriwwe vun Hamamatsu Photonics KK an New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).
Mat Hëllef vun der existéierender Mikroelektromechanescher System (MEMS) Technologie vum Hamamatsu, hunn d'Entwéckler de QCL's MEMS Diffraktiounsgitter komplett nei designt, reduzéiert se op ongeféier 1/10 vun der Gréisst vun konventionelle Gitter. D'Team huet och e klenge Magnéit benotzt deen arrangéiert war fir onnéideg Plaz ze reduzéieren, a präzis déi aner Komponente mat Genauegkeet zesummegesat bis Unitéiten vun 0.1 μm. Déi extern Dimensioune vum QCL sinn 13 × 30 × 13 mm (B × D × H).

Wellenlängt geschweest QCLs benotzen e MEMS Diffraktiounsgitter dat mëtt-Infrarout Liicht dispergéiert, reflektéiert a emittéiert wärend d'Wellenlängt séier verschéckt. Dem Hamamatsu seng welle-geschwächt QCL ass ofstëmmbar an der Wellelängt Gamme vu 7 bis 8 μm. Dëse Beräich gëtt liicht absorbéiert vun de SO2 an H2S Gase, déi als fréi Prädiktore vun enger méiglecher Vulkanausbroch ugesi ginn.

Fir eng ofstëmmbar Wellelängt z'erreechen, hunn d'Fuerscher eng Apparatdesign Technologie benotzt déi op de Quanteffekt baséiert. Fir déi liicht emittéierend Schicht vum QCL Element hunn se en anti-gekräizte Dual-Upper-State Design benotzt.

Wann de Wellelängt geschweest QCL kombinéiert ass mam Drive System entwéckelt vun AIST, kann et eng Wellelängt Schnéigeschwindegkeet erreechen déi e kontinuéierleche Mëtt-Infrarout Liicht Spektrum bannent 20 ms kritt. D'QCL Héichgeschwindegkeet Acquisitioun vum Spektrum erliichtert Analysë vun transienten Phänomener déi sech séier mat der Zäit änneren. D'Spektrallesolutioun vum QCL ass ongeféier 15 nm, a säi maximale Peakoutput ass ongeféier 150 mW.

De Moment hunn déi meescht Analysatoren, déi benotzt gi fir vulkanesch Gase an Echtzäit z'entdecken a moossen, elektrochemesch Sensoren. D'Elektroden an dësen Sensoren - an d'Leeschtung vum Analysator - verschlechteren séier, wéinst konstante Belaaschtung fir gëfteg Gas. All-optesch Gasanalysatoren benotzen eng laang Liewensdauer Liichtquell a erfuerderen manner Ënnerhalt, awer d'optesch Liichtquell kann vill Plaz ophuelen. D'Gréisst vun dësen Analyser mécht et schwéier no bei vulkanesche Krater z'installéieren.

Déi nächst Generatioun vulkanescht Gas Iwwerwaachungssystem, ausgestatt mat dem klengen Wellelängt geschweest QCL, wäert de Vulkanologen eng ganz optesch, kompakt, portabel Eenheet ubidden, déi héich Empfindlechkeet an einfach Ënnerhalt huet. D'Fuerscher bei Hamamatsu an hir Kollegen bei AIST an der New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), déi de Projet ënnerstëtzt hunn, wäerte weider Weeër ënnersichen fir d'Sensibilitéit vum Analysator ze erhéijen an den Ënnerhalt ze reduzéieren.

D'Team plangt Multipoint Observatioune fir den portable Analysator ze testen an ze demonstréieren. Produkter déi d'wellenlängt geschwächt QCL benotzen an d'Kreesser zesumme mat Hamamatsu Fotodetektore fueren sinn geplangt fir d'Verëffentlechung am Joer 2022.