HAMAMATSU, Ҷопон, 25 августи 2021-Hamamatsu Photonics ва Институти Миллии Илм ва Технологияи Пешқадами Саноатӣ (AIST) дар Токио дар як системаи оптикӣ ва сайёрии мониторинги газ барои пешгӯии таркишҳои вулқон бо дараҷаи баланди ҳассосият ҳамкорӣ карданд. Илова ба таъмини мониторинги устувор ва дарозмуддати газҳои вулканӣ дар наздикии кратерҳои вулқонӣ, таҳлилгари сайёр инчунин метавонад барои ошкор кардани ихроҷи гази заҳрдор дар корхонаҳо ва канализатсияҳо ва ченкунии атмосфера истифода шавад.

Система дорои лазерии квантӣ (QCL) мебошад, ки аз ҷониби Hamamatsu таҳия шудааст. Дар атрофи 1/150 ба андозаи QCLҳои қаблӣ, лазер хурдтарин мавҷи дарозии мавҷи QCL дар ҷаҳон аст. Системаи гардонандаи системаи мониторинги газ, ки аз ҷониби AIST таҳия шудааст, имкон медиҳад, ки QCL -и ночиз ба анализаторҳои сабук ва сайёр насб карда шавад, ки онҳоро дар ҳама ҷо интиқол додан мумкин аст.
Хурдтарин мавҷи мавҷи QCL дар ҷаҳон танҳо 1/150-ум ба андозаи QCL-ҳои қаблии мавҷи мавҷи тозашуда мебошад. Бо иҷозати Hamamatsu Photonics KK ва Ташкилоти нави рушди энергетика ва технологияҳои саноатӣ (NEDO).
Истифодабарандагони технологияи мавҷудаи системаи микроэлектромеханикии Hamamatsu (MEMS), таҳиягарон шабакаи дифраксияи MEMS -и QCL -ро комилан аз нав сохтанд ва онро тақрибан ба 1/10 андозаи торҳои анъанавӣ кам карданд. Гурӯҳ инчунин як магнити хурдеро истифода бурд, ки барои кам кардани фазои нолозим тарҳрезӣ шуда буд ва ҷузъҳои дигарро бо дақиқии дақиқ то воҳидҳои 0.1 мкм ҷамъ кардааст. Андозаҳои берунии QCL 13 × 30 × 13 мм (W × D × H) мебошанд.

QCL-ҳои дар дарозии мавҷ ҷорӯбзадаи дифраксияи MEMS-ро истифода мебаранд, ки ҳангоми зуд тағир додани дарозии мавҷ нури инфрасурхро пароканда мекунад, инъикос мекунад ва мебарорад. QCL-и мавҷи ғарқшудаи Hamamatsu дар доираи мавҷи аз 7 то 8 мкм танзимшаванда аст. Ин диапазон тавассути газҳои SO2 ва H2S ба осонӣ ҷаббида мешавад, ки пешгӯиҳои аввали таркиши эҳтимолии вулқон ҳисобида мешаванд.

Барои ба даст овардани дарозии мавҷи танзимшаванда, муҳаққиқон технологияи тарроҳии дастгоҳҳоро истифода бурданд, ки ба эффекти квантӣ асос ёфтаанд. Барои қабати нурдиҳандаи унсури QCL, онҳо тарҳи зидди убури дугонаи болоиро истифода бурданд.

Ҳангоме ки QCL-и дарозии мавҷдор бо системаи гардонандаи аз ҷониби AIST таҳияшуда якҷоя карда мешавад, он метавонад суръати тозакунии дарозии мавҷро ба даст орад, ки дар тӯли 20 ms спектри муттасили нури инфрасурхро ба даст меорад. Гирифтани спектри баландсуръати QCL ба таҳлили падидаҳои гузаранда, ки бо мурури замон зуд тағир меёбанд, мусоидат мекунад. Ҳалли спектри QCL тақрибан 15 нм аст ва ҳадди қудрати максималии он тақрибан 150 мВт аст.

Дар айни замон, аксари анализаторҳо барои муайян ва чен кардани газҳои вулқон дар вақти воқеӣ сенсорҳои электрохимиявӣ доранд. Электродҳо дар ин сенсорҳо - ва кори анализатор - аз таъсири доимии гази заҳрнок зуд бад мешаванд. Таҳлилгарҳои оптикии газ манбаи нури дарозмуддатро истифода мебаранд ва нигоҳдории камтарро талаб мекунанд, аммо манбаи нури оптикӣ метавонад фазои зиёдро ишғол кунад. Андозаи ин анализаторҳо онҳоро дар наздикии кратерҳои вулқон насб кардан душвор мекунад.

Системаи насли насли нави гази вулканӣ, ки бо QCL-и ночизи мавҷҳо ҷорӯбзида шудааст, вулканологҳоро бо як воҳиди оптикӣ, паймон ва сайёр таъмин мекунад, ки дорои ҳассосияти баланд ва нигоҳдории осон аст. Муҳаққиқон дар Hamamatsu ва ҳамкорони онҳо дар AIST ва Созмони Рушди Энергетика ва Технологияҳои Саноатӣ (NEDO), ки лоиҳаро дастгирӣ карданд, таҳқиқоти роҳҳои баланд бардоштани ҳассосияти анализатор ва коҳиш додани нигоҳдориро идома медиҳанд.

Гурӯҳ барои санҷиш ва намоиши анализаторҳои сайёр мушоҳидаҳои бисёрҷониба ба нақша гирифтааст. Маҳсулоте, ки QCL-и дарозии мавҷро истифода мебаранд ва схемаҳои гардонандаро дар якҷоягӣ бо фотодетекторҳои Hamamatsu дар соли 2022 ба нақша гирифтаанд.