ஹமாமாட்சு, ஜப்பான், ஆக. 25, 2021-டோக்கியோவில் உள்ள ஹமாமாட்சு ஃபோட்டானிக்ஸ் மற்றும் தேசிய மேம்பட்ட தொழில்துறை அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனம் (AIST) ஆகியவை எரிமலை வெடிப்புகளை அதிக உணர்திறன் கொண்ட கணிக்கும் அனைத்து ஆப்டிகல், கையடக்க வாயு கண்காணிப்பு அமைப்பில் ஒத்துழைத்தன. எரிமலை பள்ளங்களுக்கு அருகிலுள்ள எரிமலை வாயுக்களின் நிலையான, நீண்ட கால கண்காணிப்பை வழங்குவதோடு மட்டுமல்லாமல், இரசாயன ஆலைகள் மற்றும் சாக்கடைகளில் உள்ள நச்சு வாயு கசிவுகளைக் கண்டறியவும் மற்றும் வளிமண்டல அளவீடுகளுக்கும் சிறிய பகுப்பாய்வி பயன்படுத்தப்படலாம்.

இந்த அமைப்பில் ஹமாமாட்சு உருவாக்கிய சிறிய, அலைநீளம்-துடைத்த குவாண்டம் அடுக்கை லேசர் (QCL) உள்ளது. முந்தைய QCL களின் அளவு சுமார் 1/150 வது இடத்தில், லேசர் உலகின் மிகச்சிறிய அலைநீளம் கொண்ட QCL ஆகும். ஏஐஎஸ்டி உருவாக்கிய வாயு கண்காணிப்பு அமைப்பிற்கான இயக்கி அமைப்பு, சிறிய கியூசிஎல்லை இலகுரக, கையடக்க பகுப்பாய்விகளில் எங்கும் எடுத்துச் செல்ல அனுமதிக்கும்.
உலகின் மிகச்சிறிய அலைநீளம்-கியூசிஎல் முந்தைய அலைநீளம்-துடைக்கப்பட்ட கியூசிஎல் களின் அளவு 1/150 வது அளவு மட்டுமே. ஹமாமாட்சு ஃபோட்டானிக்ஸ் கே.கே மற்றும் புதிய எரிசக்தி மற்றும் தொழில்துறை தொழில்நுட்ப மேம்பாட்டு அமைப்பு (NEDO).
ஹமாமாட்சுவின் தற்போதைய மைக்ரோஎலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் சிஸ்டம் (எம்இஎம்எஸ்) தொழில்நுட்பத்தை மேம்படுத்துவதன் மூலம், டெவலப்பர்கள் கியூசிஎல்லின் எம்இஎம்எஸ் டிஃப்ராஃப்ரேக் கிரேட்டிங்கை முழுமையாக மறுவடிவமைத்து, வழக்கமான கிராட்டிங்கின் அளவு 1/10 ஆகக் குறைத்தனர். தேவையற்ற இடத்தை குறைக்க ஏற்பாடு செய்யப்பட்ட ஒரு சிறிய காந்தத்தையும் இந்த குழு பயன்படுத்தியது, மேலும் துல்லியமாக மற்ற கூறுகளை 0.1 μm அலகுகள் வரை துல்லியமாக கூடியது. QCL இன் வெளிப்புற பரிமாணங்கள் 13 × 30 × 13 மிமீ (W × D × H).

அலைநீளம்-துடைத்த கியூசிஎல்கள் அலைநீளத்தை வேகமாக மாற்றும் போது நடு-அகச்சிவப்பு ஒளியை சிதறடிக்கும், பிரதிபலிக்கும் மற்றும் உமிழும் ஒரு எம்இஎம்எஸ் டிஃப்ராஃப்ரேக்ஷனைப் பயன்படுத்துகிறது. ஹமாமாட்சுவின் அலை-துடைக்கப்பட்ட QCL 7 முதல் 8 μm அலைநீள வரம்பில் சரிசெய்யக்கூடியது. இந்த வரம்பு SO2 மற்றும் H2S வாயுக்களால் எளிதில் உறிஞ்சப்படுகிறது, அவை சாத்தியமான எரிமலை வெடிப்பின் முன்கூட்டிய கணிப்பாளர்களாகக் கருதப்படுகின்றன.

சரிசெய்யக்கூடிய அலைநீளத்தை அடைய, ஆராய்ச்சியாளர்கள் குவாண்டம் விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு சாதன வடிவமைப்பு தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தினர். கியூசிஎல் தனிமத்தின் ஒளி-உமிழும் அடுக்குக்கு, அவர்கள் குறுக்கு-குறுக்கு இரட்டை-மேல்-மாநில வடிவமைப்பைப் பயன்படுத்தினர்.

அலைநீளம்-துடைத்த கியூசிஎல் ஐஐஎஸ்டி உருவாக்கிய டிரைவ் சிஸ்டத்துடன் இணைந்தால், அது 20 எம்எஸ்-க்குள் தொடர்ச்சியான மிட்-அகச்சிவப்பு லைட் ஸ்பெக்ட்ரம் பெறும் அலைநீளம் துடைக்கும் வேகத்தை அடைய முடியும். கியூசிஎல் ஸ்பெக்ட்ரமின் அதிவேக கையகப்படுத்தல் காலப்போக்கில் வேகமாக மாறும் நிலையற்ற நிகழ்வுகளின் பகுப்பாய்வுகளை எளிதாக்கும். QCL இன் நிறமாலைத் தீர்மானம் சுமார் 15 nm ஆகும், மேலும் அதன் அதிகபட்ச உச்ச வெளியீடு தோராயமாக 150 mW ஆகும்.

தற்போது, ​​எரிமலை வாயுக்களை உண்மையான நேரத்தில் கண்டறிந்து அளவிடப் பயன்படுத்தப்படும் பெரும்பாலான பகுப்பாய்விகள் மின் வேதியியல் சென்சார்கள் உள்ளன. இந்த சென்சார்களில் உள்ள மின்முனைகள் - மற்றும் பகுப்பாய்வியின் செயல்திறன் - நச்சு வாயு தொடர்ந்து வெளிப்படுவதால் விரைவாக மோசமடைகிறது. அனைத்து ஆப்டிகல் எரிவாயு பகுப்பாய்விகள் நீண்ட ஆயுள் ஒளி மூலத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன மற்றும் குறைவான பராமரிப்பு தேவைப்படுகிறது, ஆனால் ஆப்டிகல் ஒளி மூலமானது அதிக இடத்தை எடுத்துக்கொள்ளும். இந்த பகுப்பாய்வுகளின் அளவு எரிமலை பள்ளங்களுக்கு அருகில் நிறுவுவதை கடினமாக்குகிறது.

அடுத்த தலைமுறை எரிமலை வாயு கண்காணிப்பு அமைப்பு, சிறிய அலைநீளம்-கியூபிஎல் பொருத்தப்பட்டிருக்கும், எரிமலை வல்லுநர்களுக்கு அதிக உணர்திறன் மற்றும் எளிதான பராமரிப்பைக் கொண்ட அனைத்து ஆப்டிகல், கச்சிதமான, கையடக்க அலகு வழங்கும். ஹமாமட்சுவில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் மற்றும் AIST இல் உள்ள அவர்களது சகாக்கள் மற்றும் இந்த திட்டத்தை ஆதரித்த புதிய ஆற்றல் மற்றும் தொழில்துறை தொழில்நுட்ப மேம்பாட்டு அமைப்பு (NEDO), பகுப்பாய்வியின் உணர்திறனை அதிகரிக்க மற்றும் பராமரிப்பைக் குறைப்பதற்கான வழிகளை தொடர்ந்து ஆராயும்.

கையடக்க பகுப்பாய்வியை சோதித்து நிரூபிக்க குழு பல புள்ளிகள் அவதானிப்புகளை திட்டமிட்டுள்ளது. ஹமாமாட்சு ஃபோட்டோடெக்டர்களுடன் இணைந்து அலைநீளம் கொண்ட QCL மற்றும் டிரைவ் சர்க்யூட்களைப் பயன்படுத்தும் தயாரிப்புகள் 2022 இல் வெளியிட திட்டமிடப்பட்டுள்ளது.