हमामात्सु, जापान, अगस्ट २५, २०२१-हमामात्सु फोटोनिक्स र टोकियोको नेशनल इन्स्टिच्युट अफ एडभान्स्ड इन्डस्ट्रियल साइन्स एण्ड टेक्नोलोजी (एआईएसटी) ले एक उच्च डिग्री संवेदनशीलताको साथ ज्वालामुखी विस्फोटको पूर्वानुमान गर्न एक सबै अप्टिकल, पोर्टेबल ग्याँस निगरानी प्रणाली मा सहयोग गरे। ज्वालामुखी क्रेटरहरु नजिक ज्वालामुखी ग्यासहरु को स्थिर, दीर्घकालीन निगरानी प्रदान गर्न को लागी, पोर्टेबल विश्लेषक को उपयोग पनि रासायनिक संयंत्र र नाली मा विषालु ग्यास लीक पत्ता लगाउन र वायुमण्डलीय मापन को लागी गर्न सकिन्छ।

प्रणाली एक miniaturized, तरंगदैर्ध्य-बह क्वान्टम झरना लेजर (QCL) Hamamatsu द्वारा विकसित समावेश गर्दछ। १/५० औं अघिल्लो QCLs को आकार मा, लेजर संसारको सबैभन्दा सानो तरंगदैर्ध्य-बहिएको QCL हो। एआईएसटी द्वारा विकसित ग्यास अनुगमन प्रणाली को लागी ड्राइभ प्रणाली, सानो QCL लाई हल्का, पोर्टेबल एनालाइजर मा माउन्ट गर्न को लागी अनुमति दिनेछ कि कहीं पनि बोक्न सकिन्छ।
संसारको सबैभन्दा सानो तरंगदैर्ध्य-बहिएको QCL मात्र १ wave५० औं अघिल्लो तरंगदैर्ध्य-बहिएको QCLs को आकार हो। हमामात्सु फोटोनिक्स KK र नयाँ उर्जा र औद्योगिक प्रविधि विकास संगठन (NEDO) को सौजन्य।
हमामात्सुको विद्यमान माइक्रोइलेक्ट्रोमेकानिकल सिस्टम (MEMS) टेक्नोलोजीको लाभ उठाउँदै, विकासकर्ताहरूले पूर्ण रूपमा QCL को MEMS विवर्तन ग्रेटि red्गलाई पुन: डिजाइन गरेका छन्, यसलाई परम्परागत ग्रिटी्गको आकारको १/११ औँमा घटाएर। टोलीले एउटा सानो चुम्बक पनि लगायो जुन अनावश्यक ठाउँलाई कम गर्न को लागी व्यवस्थित गरीएको थियो, र अन्य घटकहरु लाई सटीकता संग ०.१ μm को एकाइहरु लाई स asse्कलन गरीयो। QCL को बाह्य आयाम 13 × 30 × 13 मिमी (W × D × H) हो।

तरंगदैर्ध्य-बहिएको QCLs एक MEMS विवर्तन झंझरी को उपयोग गर्दछ कि फैलिएको छ, प्रतिबिम्बित गर्दछ, र छिटो तरंगदैर्ध्य सार्दै मध्य अवरक्त प्रकाश को उत्सर्जन गर्दछ। हमामात्सुको लहर-बहिएको QCL to देखि μm को तरंगदैर्ध्य दायरामा ट्युनबल छ। यो दायरा सजीलै SO2 र H2S ग्याँसहरु द्वारा अवशोषित हुन्छ कि एक सम्भावित ज्वालामुखी विस्फोट को प्रारम्भिक भविष्यवाणीहरु लाई मानिन्छ।

एक tunable तरंगदैर्ध्य प्राप्त गर्न, शोधकर्ताहरु एक उपकरण डिजाइन टेक्नोलोजी कि क्वांटम प्रभाव मा आधारित छ प्रयोग गरीयो। QCL तत्व को प्रकाश उत्सर्जक परत को लागी, उनीहरु एक विरोधी पार दोहोरो-माथिल्लो राज्य डिजाइन को उपयोग गरीयो।

जब तरंगदैर्ध्य-बहिएको QCL एआईएसटी द्वारा विकसित ड्राइव प्रणाली के साथ संयुक्त है, यह एक तरंगदैर्ध्य व्यापक गति है कि २० एमएस के भीतर एक निरंतर मध्य अवरक्त प्रकाश स्पेक्ट्रम प्राप्त हासिल कर सकते हैं। QCL स्पेक्ट्रम को उच्च गति अधिग्रहण क्षणिक घटनाहरु कि समय को साथ छिटो परिवर्तन को विश्लेषण को सुविधा प्रदान गर्दछ। QCL को वर्णक्रमीय संकल्प लगभग १५ एनएम छ, र यसको अधिकतम शिखर उत्पादन लगभग १५० मेगावाट छ।

वर्तमान मा, अधिकांश विश्लेषकहरु लाई पत्ता लगाउन र वास्तविक समय मा ज्वालामुखी ग्यासहरु को मापन गर्न को लागी इलेक्ट्रोकेमिकल सेन्सर छन्। यी सेन्सर मा इलेक्ट्रोड - र विश्लेषक को प्रदर्शन - छिटो बिग्रन्छ, विषाक्त ग्यास को लगातार जोखिम को कारण। सबै अप्टिकल ग्यास विश्लेषकहरु एक लामो जीवन प्रकाश स्रोत को उपयोग र कम रखरखाव को आवश्यकता छ, तर अप्टिकल प्रकाश स्रोत धेरै ठाउँ लिन सक्छ। यी analyzers को आकार उनीहरुलाई गाह्रो ज्वालामुखी craters नजिक स्थापित गर्न को लागी बनाउँछ।

अर्को पुस्ताको ज्वालामुखी ग्यास निगरानी प्रणाली, सानो तरंगदैर्ध्य-बहने QCL संग सुसज्जित, ज्वालामुखीविद्हरु लाई एक सबै अप्टिकल, कम्प्याक्ट, पोर्टेबल इकाई संग उच्च संवेदनशीलता र सजिलो रखरखाव प्रदान गर्दछ। हमामात्सु र एआईएसटी मा उनका सहकर्मीहरु र नयाँ ऊर्जा र औद्योगिक टेक्नोलोजी विकास संगठन (NEDO), जो परियोजना को समर्थन, विश्लेषक को संवेदनशीलता बढाउन र मर्मत को कम गर्ने तरिकाहरु को अनुसन्धान जारी रहनेछ।

टोली पोर्टेबल विश्लेषक को परीक्षण र प्रदर्शन गर्न बहुबिन्दु अवलोकन योजना बनाइरहेको छ। उत्पादनहरु कि तरंगदैर्ध्य-बहिएको QCL र ड्राइभ सर्किट हमामात्सु photodetectors संग एकसाथ 2022 मा रिलीज को लागी योजना बनाईएको छ।