Teadlased töötavad välja uue meetodi suure võimsusega keskmise infrapunalaserite väljastamiseks

Hiljuti töötas Singapuri Nanyangi tehnikaülikooli (NTU Singapore) juhitud teadlaste rühm välja uue meetodi, mis suudab genereerida intensiivset ülikiiret laservalgust ja mille abil loodetakse luua täpsed seadmed, mis võivad kiirendada saasteainete jälgede "nuusutamist". ja kahjulikud gaasid.
Praegu on infrapunakiirguse laseritel võime mõne minutiga analüüsida mitmesuguseid õhus leiduvaid aineid, olgu need siis kasvuhoonegaasid, toksiinid, lõhkeained või inimeste tervisele olulised gaasid.
Nendest on eriti kriitilised suure võimsusega keskmise infrapuna laserid, mis toetavad ülitundlikke kaugtuvastusseadmeid, mis suudavad ohutult tuvastada isegi väikese koguse aineid, mida tavatingimustes võib olla raske tuvastada.
Selliste laserite tootmise praegused tehnoloogiad seisavad aga silmitsi väljakutsetega. Ühest küljest nõuavad mõned meetodid rangeid laborikeskkondi, mis ei talu mingeid häireid, nagu vibratsioon, temperatuur või niiskuse kõikumised, mis piirab nende rakendamist reaalses keskkonnas. Teisest küljest, kuigi mõned meetodid suudavad tekitada laservalgust ebastabiilses keskkonnas, ei ole intensiivsus piisavalt tugev, et tuvastada täpselt ainete jälgi.
Singapuri Nanyangi tehnikaülikooli uurimisrühm, mida juhib abiprofessor Chang Wonkeun, on ülaltoodud väljakutsed edukalt lahendanud, kasutades spetsiaalset õõneskiudu ja kohandades selle sisestruktuuri paksust. Uus meetod võib genereerida suure heledusega laservalgust keskmises infrapunavahemikus ilma stabiilse laborikeskkonnata.
Meie tehnika annab uue võimaluse kaasaskantavate, tõhusate ja kiirete keskmise infrapuna laserite väljatöötamiseks," ütles prof Chang. Neid lasereid ei ole vaja kasutada rangelt kontrollitud keskkonnas ja seetõttu saab neid kombineerida detektoritega ja kasutada otse põllul. testida ja tuvastada paljusid tundmatuid aineid. See tähendab, et me ei pea enam saatma proove laboritesse testimiseks, isegi ainete jälgi, säästes sellega oluliselt aega ja ressursse.
Õõneskiudtehnoloogia, mis võimaldab keskmise infrapuna laseritel (lainepikkusega 2-20 mikronit) näidata olulisi eeliseid ainete tuvastamisel. Paljudel molekulidel on keskmise infrapuna vahemiku laserite jaoks ainulaadsed neeldumisomadused, mistõttu on need laserid eriti tõhusad tundmatute ainete tuvastamisel. Lisaks suudab keskmise infrapuna laseriga aineid täpselt ära tunda isegi vee olemasolul, ilma veemolekulide sekkumiseta.
Abiprofessor Chang Wonkeun avastas arvutisimulatsioonide abil, et õõneskiudmikrotorude seinapaksust muutes on võimalik lähiinfrapunalasereid muuta suure võimsusega keskmise infrapuna laseriteks. Katsetulemused näitasid, et neil õnnestus luua keskmise infrapuna laserid, mille lainepikkus on 3-4 mikromeetrit ja tippvõimsus kuni megavatti, mis ületab tunduvalt tavalise lambipirni oma.
Prof ssambastien fsamvrier Limoges'i ülikoolist kommenteeris, et Nanyangi tehnikaülikooli meeskonna lähenemine erineb suuresti traditsioonilisest komplekssest mittelineaarsest paigutusest ja pakub uut mõtteviisi stabiilsete keskmise infrapuna laserite valmistamiseks. Lisaks, kuna õõnsaid kiude saab omavahel ühendada, avab see võimaluse toota keskmise infrapuna lasereid ilma liikuvate mehaaniliste osadeta.
Eksperimentaalsed andmed näitavad, et meeskonna valmistatud keskmise infrapuna laserid on umbes 1, 000 korda võimsamad kui olemasolevad tehnikad ja piisavalt võimsad, et tuvastada jälgi aineid pikkade vahemaade tagant.Prof. Chang märkis veel: "Nii suure intensiivsusega laseritega saame saavutada enneolematu tundlikkuse ja eeldame, et kasutame neid seadmeid, et tuvastada ohutult jälgede koguseid aineid, mida on tavapäraste meetoditega raske tuvastada. aineid, mida on raske tavapäraste meetoditega tuvastada."
Selle uurimistöö tulemused ei paku mitte ainult tehnilist tuge täpsemate keskkonnaseireseadmete väljatöötamiseks, vaid võivad mängida olulist rolli ka terviseseire valdkonnas. Näiteks metaanitaseme tuvastamisega hingeõhus saab seda tehnikat kasutada kolorektaalse vähi varajaseks sõeluuringuks.
Tulevikku vaadates kavatseb uurimisrühm veelgi laiendada keskmise infrapunalaseri lainepikkuste vahemikku, et parandada selle tuvastamisvõimet. Abiprofessor Zhangi sõnul võib meetod teoreetiliselt toota kuni 10 mikromeetrise lainepikkusega keskmise infrapuna lasereid, mis laiendab veelgi selle rakendust sellistes valdkondades nagu keskkonnaseire ja ohutuse tuvastamine.