හමාට්සු, ජපානය, අගෝස්තු 25, 2021-හමාමාට්සු ෆොටෝනික්ස් සහ ටෝකියෝවේ ජාතික උසස් කාර්මික විද්‍යා හා තාක්‍ෂණ ආයතනය (ඒඅයිඑස්ටී) එක්ව ඉහළ සංවේදීතාවයකින් යුත් ගිනිකඳු පිපිරීම් ගැන පුරෝකථනය කිරීම සඳහා සර්ව දෘශ්‍ය, අතේ ගෙන යා හැකි ගෑස් අධීක්ෂණ පද්ධතියක් සඳහා සහයෝගයෙන් කටයුතු කළහ. ගිනිකඳු ආවාට අසල ඇති ගිනිකඳු වායූන්ගේ ස්ථායි, දිගු කාලීන අධීක්‍ෂණයට අමතරව, රසායනික පැලෑටි සහ අපද්‍රව්‍ය වල විෂ වායු කාන්දුවීම් හඳුනා ගැනීමට සහ වායුගෝලීය මිනුම් සඳහා ද ගෙන යා හැකි විශ්ලේෂකය භාවිතා කළ හැකිය.

හමාමාට්සු විසින් සකස් කරන ලද කුඩා, තරංග ආයාමයක් සහිත ක්වොන්ටම් කැස්කැඩ් ලේසර් (QCL) පද්ධතිය තුළ අඩංගු වේ. කලින් කියුසීඑල් වල ප්‍රමාණයෙන් 1/150 පමණ වූ විට ලේසර් යනු ලොව කුඩාම තරංග ආයාමය සහිත QCL වේ. AIST විසින් වැඩි දියුණු කරන ලද ගෑස් අධීක්ෂණ පද්ධතිය සඳහා වන ඩ්‍රයිව් පද්ධතිය මඟින් කුඩා QCL පහසුකමකින් යුක්තව ඕනෑම තැනකට ගෙන යා හැකි සැහැල්ලු විශ්ලේෂකයකට සවි කිරීමට ඉඩ සලසයි.
ලොව කුඩාම තරංග ආයාමය සහිත QCL කලින් තරංග ආයාමයෙන් ගසාගෙන ගිය QCL වල ප්‍රමාණයෙන් 1/150 ක් පමණි. හමාමාට්සු ෆොටෝනික්ස් කේකේ සහ නව බලශක්ති හා කාර්මික තාක්‍ෂණ සංවර්ධන සංවිධානය (NEDO) අනුග්‍රහයෙනි.
හමාමට්සු හි දැනට පවතින ක්ෂුද්‍ර විදුලි යාන්ත්‍රික පද්ධති (එම්ඊඑම්එස්) තාක්‍ෂණය උපයෝගී කරගනිමින් සංවර්ධකයින් විසින් QCL හි MEMS විවර්තන ශ්‍රේණිය මුළුමනින්ම ප්‍රතිනිර්මාණය කළ අතර එය සාම්ප්‍රදායික ග්‍රැටිං වල ප්‍රමාණයෙන් 1/10 ක් දක්වා අඩු කරයි. අනවශ්‍ය ඉඩ අඩු කිරීම සඳහා සකස් කරන ලද කුඩා චුම්භකයක් ද කණ්ඩායම භාවිතා කළ අතර අනෙක් සංරචක හරියටම 0.1 μm ඒකක දක්වා එකලස් කර ඇත. QCL හි බාහිර මානයන් 13 × 30 × 13 mm (W × D × H) වේ.

තරංග ආයාමයට හසු වූ QCL භාවිතා කරන MEMS විවර්තන දැලක් භාවිතා කරන අතර එමඟින් තරංග ආයාම වේගයෙන් මාරු වන අතර මධ්‍ය-අධෝරක්ත කිරණ විසුරුවා හැර පරාවර්තනය කරයි. හමාමාට්සුගේ තරංග ආයාමයෙන් යුත් QCL තරංග ආයාමය 7 සිට 8 μm දක්වා වෙනස් කළ හැකිය. මෙම පරාසය SO2 සහ H2S වායූන් මඟින් පහසුවෙන් අවශෝෂණය කරගත හැකි අතර ඒවා ගිනිකඳු පුපුරා යාමේ මුල් අනාවැකි ලෙස සැලකේ.

සුසර කළ හැකි තරංග ආයාමයක් ලබා ගැනීම සඳහා පර්යේෂකයන් ක්වොන්ටම් ආචරණය මත පදනම් වූ උපාංග සැලසුම් කිරීමේ තාක්‍ෂණයක් භාවිතා කළහ. QCL මූලද්‍රව්‍යයේ ආලෝක විමෝචන ස්තරය සඳහා ඔවුන් භාවිතා කළේ හරස් නොවන ද්විත්ව-ඉහළ-ප්‍රාන්ත මෝස්තරයකි.

තරංග ආයාමයෙන් යුත් QCL AIST විසින් සකස් කරන ලද ධාවක පද්ධතිය සමඟ සංයෝජනය වූ විට එයට තරංග ආයාම අතුගා දැමීමේ වේගයක් ලබා ගත හැකි අතර එමඟින් මධ්‍යම අධෝරක්ත කිරණ අඛණ්ඩව 20 වර්ණාවලියක් ලබා ගනී. QCL විසින් අධිවේගී වර්ණාවලිය ලබා ගැනීමෙන් කාලයත් සමඟ සීඝ්‍රයෙන් වෙනස් වන සංක්‍ෂිප්ත සංසිද්ධි විශ්ලේෂණය කිරීමට පහසුකම් සැලසේ. QCL හි වර්ණාවලි විභේදනය 15 nm පමණ වන අතර එහි උපරිම උපරිම නිමැවුම දළ වශයෙන් 150 mW වේ.

වර්තමානයේ ගිනිකඳු වායූන් තත්‍ය කාලීනව හඳුනා ගැනීමට සහ මැනීමට භාවිතා කරන බොහෝ විශ්ලේෂක වල විද්‍යුත් රසායනික සංවේදක ඇත. මෙම සංවේදක වල ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සහ විශ්ලේෂකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය - විෂ සහිත වායුවට නිරාවරණය වීම නිසා ඉක්මනින් පිරිහෙයි. සියලුම දෘෂ්‍ය වායු විශ්ලේෂක දිගු ආයු කාලයක් පවතින ආලෝක ප්‍රභවයක් භාවිතා කරන අතර අඩු නඩත්තු කිරීමක් අවශ්‍ය වන නමුත් දෘශ්‍ය ආලෝක ප්‍රභවයට විශාල ඉඩ ප්‍රමාණයක් ගත හැකිය. මෙම විශ්ලේෂක වල ප්‍රමාණය නිසා ගිනිකඳු ආවාට අසල සවි කිරීමට අපහසු වේ.

ඊළඟ පරම්පරාවේ ගිනිකඳු වායු අධීක්ෂණ පද්ධතිය, කුඩා තරංග ආයාමය සහිත QCL වලින් සමන්විත වන අතර, ගිනිකඳු විද්‍යාඥයින්ට ඉහළ සංවේදීතාවයක් සහ පහසුවෙන් නඩත්තු කළ හැකි සියළුම දෘෂ්‍ය, සංයුක්ත, අතේ ගෙන යා හැකි ඒකකයක් ලබා දේ. හමාමට්සු හි පර්යේෂකයින් සහ ඒඅයිඑස්ටී හි ඔවුන්ගේ සගයන් සහ ව්‍යාපෘතියට සහයෝගය දැක්වූ නව බලශක්ති හා කාර්මික තාක්‍ෂණ සංවර්‍ධන සංවිධානය (නෙඩෝ) විශ්ලේෂකයේ සංවේදීතාව වැඩි කිරීම සහ නඩත්තු කිරීම අඩු කිරීමේ ක්‍රම පිළිබඳව අඛණ්ඩව සොයා බලනු ඇත.

අතේ ගෙන යා හැකි විශ්ලේෂකය පරීක්‍ෂා කර පෙන්වීම සඳහා කණ්ඩායම බහු ලක්‍ෂණ නිරීක්‍ෂණ සැලසුම් කරයි. හමාමාට්සු ෆොටෝඩෙක්ටර සමඟ තරංග ආයාමය සහිත QCL සහ ඩ්‍රයිව් පරිපථ භාවිතා කරන නිෂ්පාදන 2022 දී නිකුත් කිරීමට සැලසුම් කර ඇත.