Најмањи КЦЛ на свету са најмањим таласним дужинама обезбеђује преносивост потпуно оптичког гасног анализатора

ХАМАМАТСУ, Јапан, 25. августа 2021.-Хамаматсу Пхотоницс и Национални институт за напредну индустријску науку и технологију (АИСТ) у Токију сарађивали су на потпуно оптичком, преносивом систему за праћење гаса за предвиђање вулканских ерупција са високим степеном осетљивости. Осим што обезбеђује стабилан, дугорочан надзор вулканских гасова у близини вулканских кратера, преносиви анализатор се такође може користити за откривање цурења отровног гаса у хемијским постројењима и канализацији и за мерење атмосфере.

Систем садржи минијатурни квантно-каскадни ласер (КЦЛ) са таласном дужином који је развио Хамаматсу. На величини отприлике 1/150 величине претходних КЦЛ-ова, ласер је најмањи КЦЛ на свету који прелази таласну дужину. Погонски систем за систем за надзор гаса, који је развио АИСТ, омогућиће маленом КЦЛ -у да се монтира у лагане, преносне анализаторе који се могу носити било где.
Најмањи КЦЛ на свету са таласном дужином је само 1/150 величине претходних КЦЛ-а са таласном дужином. Љубазношћу Хамаматсу Пхотоницс КК и Нове организације за развој енергије и индустријске технологије (НЕДО).
Користећи Хамаматсу -ов постојећи микроелектромеханички систем (МЕМС) технологију, програмери су потпуно редизајнирали КЦЛ -ову МЕМС дифракциону решетку, смањивши је на око 1/10 величине конвенционалних решетки. Тим је такође користио мали магнет који је уређен да смањи непотребан простор, и прецизно саставио остале компоненте са тачношћу до јединица од 0,1 μм. Спољне димензије КЦЛ -а су 13 × 30 × 13 мм (Ш × Д × В).

КЦЛ-ови са таласном дужином користе МЕМС дифракциону решетку која се распршује, рефлектује и емитује средње инфрацрвено светло док се брзо помера таласна дужина. Хамаматсуов таласни КЦЛ се може подесити у опсегу таласних дужина од 7 до 8 μм. Овај опсег лако апсорбују гасови СО2 и Х2С који се сматрају раним предикторима могуће вулканске ерупције.

Да би постигли подесиву таласну дужину, истраживачи су користили технологију дизајна уређаја засновану на квантном ефекту. За слој који емитује светлост КЦЛ елемента, они су користили анти-цроссед дизајн са двоструким горњим стањем.

Када се КЦЛ са таласном дужином помери са погонским системом који је развио АИСТ, он може постићи брзину брисања таласне дужине која постиже континуирани спектар средње инфрацрвене светлости у року од 20 мс. Брзо прикупљање спектра КЦЛ-а олакшаће анализе пролазних појава које се брзо мењају током времена. Спектрална резолуција КЦЛ -а је око 15 нм, а максимална вршна снага је приближно 150 мВ.

Тренутно већина анализатора који се користе за откривање и мерење вулканских гасова у реалном времену имају електрохемијске сензоре. Електроде у овим сензорима - и перформансе анализатора - брзо се погоршавају, због сталне изложености отровном гасу. Потпуно оптички анализатори гаса користе дуготрајни извор светлости и захтевају мање одржавања, али оптички извор светлости може заузети много простора. Величина ових анализатора отежава њихову инсталацију у близини вулканских кратера.

Следећа генерација система за надзор вулканских гасова, опремљена малим КЦЛ-ом са таласном дужином, пружиће вулканологима потпуно оптичку, компактну, преносиву јединицу која има високу осетљивост и лако одржавање. Истраживачи из Хамаматсуа и њихове колеге из АИСТ -а и Организације за развој нове енергије и индустријске технологије (НЕДО), која је подржала пројекат, наставиће да истражују начине за повећање осетљивости анализатора и смањење одржавања.

Тим планира посматрања у више тачака како би тестирао и демонстрирао преносиви анализатор. Планирано је да се производи који користе таласне дужине КЦЛ и погонска кола заједно са Хамаматсу фотодетекторима објаве 2022.РЕАС_Хамаматсу_Ворлд_с_Смаллест_Валеленгтх_Свепт_КЦЛ


Време објављивања: 27.-27-2021


Leave Your Message