HAMAMATSU, Jepang, 25 Agustus 2021 - Hamamatsu Photonics sareng National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) di Tokyo kolaborasi dina sistem monitoring gas portabel serbaguna pikeun ngaduga bituna gunungapi kalayan tingkat sensitipitas anu luhur. Salian ti nyayogikeun anu stabil, pangawasan jangka panjang gas vulkanik caket kawah vulkanik, penganalisis portabel ogé tiasa dianggo pikeun ngadeteksi kabocoran gas beracun dina pepelakan kimia sareng saluran pembuangan sareng kanggo pangukuran atmosfir.

Sistem ngandung laser cascade kuantum miniaturisasi, panjang gelombang (QCL) dikembangkeun ku Hamamatsu. Sakitar 1 / 150th ukuran QCLs sateuacana, laser mangrupikeun QCL panjang gelombang anu paling leutik di dunya. Sistem drive pikeun sistem pemantauan gas, dikembangkeun ku AIST, bakal ngijinkeun QCL alit dipasang kana analisa portabel anu enteng, anu tiasa dibawa kamana waé.
QCL panjang gelombang anu paling leutik di dunya ngan ukur 1/150 tina ukuran QCL panjang gelombang-disapu. Kahadean tina Hamamatsu Photonics KK sareng Organisasi Pengembangan Téknologi Énergi Anyar (NEDO).
Ngamangpaatkeun téknologi sistem microelectromekanical (MEMS) aya Hamamatsu, pamekar lengkep ngararancang parut difraksi MEMS QCL, ngirangan dugi ka 1/10 ukuran kisi konvensional. Tim ogé padamelan magnet leutik anu disusun pikeun ngirangan rohangan anu teu diperyogikeun, sareng tepatna ngarakit komponén-komponén sanés kalayan akurasi turun dugi ka unit 0,1 μm. Diménsi éksternal QCL nyaéta 13 × 30 × 13 mm (W × D × H).

QCLs anu disapu ku panjang gelombang nganggo kisi difraksi MEMS anu ngabubarkeun, ngagambarkeun, sareng ngaluarkeun cahaya tengah-infra merah bari gancang mindahkeun panjang gelombang. Gelombang QAM anu disapu ku Hamamatsu tiasa ditata dina kisaran panjang gelombang 7 dugi 8 μm. Kisaran ieu nyerep gampang ku gas SO2 sareng H2S anu dianggap janten prediktor awal tina kamungkinan letusan gunungapi.

Pikeun ngahontal panjang gelombang anu tiasa ditata, panaliti ngagunakeun téknologi desain alat anu dumasar kana pangaruh kuantum. Pikeun lapisan anu ngaluarkeun cahaya tina unsur QCL, aranjeunna nganggo desain dual-upper-state anti-cross.

Nalika QCL panjang gelombang-disapu digabungkeun sareng sistem drive anu dikembangkeun ku AIST, éta tiasa ngahontal kecepatan nyapu panjang gelombang anu kéngingkeun spéktrum cahaya tengah infra merah kontinyu dina 20 md. Akuisisi spéktrum gancang-gancang QCL bakal mempermudah analisa fenomena fana anu robih gancang ku sababaraha waktos. Resolusi spéktral tina QCL sakitar 15 nm, sareng kaluaran puncak maksimum na sakitar 150 mW.

Ayeuna, kaseueuran analisa anu dipaké pikeun ngadeteksi sareng ngukur gas vulkanik sacara real waktos gaduh sensor éléktrokimia. Éléktroda dina sénsor ieu - sareng kinerja penganalisis - gancang buruk, kusabab kakeunaan gas toksik. Penganalisis gas sadaya-optik nganggo sumber cahaya umur panjang sareng peryogi kirang pangropéa, tapi sumber cahaya optik tiasa nyéépkeun seueur rohangan. Ukuran analisa ieu ngajantenkeun aranjeunna sesah dipasang caket kawah vulkanik.

Sistem pemantauan gas vulkanik generasi saterusna, dilengkepan QCL panjang gelombang-disapu alit, bakal nyayogikeun ahli vulkanologi unit optik, kompak, portabel anu sénsitip tinggi sareng gampang dirawat. Panaliti di Hamamatsu sareng kolega Anjeun na di AIST sareng Organisasi Pengembangan Téknologi Énergi Anyar (NEDO), anu ngadukung proyék éta, bakal terus nalungtik cara-cara ningkatkeun sensitipitas analis sareng ngirangan pangropéa.

Tim ieu ngarencanakeun pengamatan multipoint pikeun nguji sareng nunjukkeun analisa portabel. Produk anu nganggo QCL panjang gelombang-disapu sareng sirkuit drive sasarengan sareng fotoketor Hamamatsu direncanakeun dileupaskeun di 2022.