这项光谱学钻研有关手艺能正在一毫秒(千分之一秒)内完成多种气体丈量

据星岛网报道,中文大学工程研究团队展现全球首个双光梳光热光谱仪(DC-PTS),这项光谱学研究相关手艺能正在一毫秒(千分之一秒)内完成多种气体丈量,并有极高活络度,可检测低浓度气体。研究有帮斥地更多气体传感手艺的使用,包罗有毒气体丈量、连同新冠病毒生物标记物正在内的呼气成分阐发等。研究已登载正在学术期刊《天然·通信》。

他们操纵两组频次梳同时发射附近但分歧频次的光束,当光束同时通过载有气体样本的空心光纤时,会形成一种名为“外差”的光学现象,发生拍频信号,气体接收会惹起光热效应,从而改变气体折射率。团队操纵仪器丈量分歧频次的折射率调变,藉此获得切确的光谱消息及得知气体样本的成分。

图片来历:中文大学每一对频次梳齿会正在光纤中发生拍频信号,气体接收会惹起光热效应,当两个具有相关性的频次梳(左上角)发出的光束同时通过载有气体样本的空心光纤时,改变气体折射率。

中大机械取从动化工程学系副传授任伟团队及其合做单元中国科学院光学细密机械取物理研究所,配合提出新型气体丈量手艺─双光梳光热光谱,将气体传感提拔到新的条理。

任伟暗示,这是全球首个DC-PTS研究,这项簇新的高细密光谱手艺有帮日后实现多达数十到数百种的气体丈量,正积极研发DC-PTS正在呼气成分阐发的使用,出格是开辟新冠病毒呼吸测试和化学阐发仪,帮帮处理当前的疫情和将来的公共卫生告急环境。他弥补指相关手艺正在其他范围的气体检测亦具相当使用潜力,包罗能源、和平安办理等范畴。

目前, DC-PTS能同时检测多种气体,包罗阿摩尼亚(氨)、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢和碳氢化合物等。研究团队操纵工业中常见的无色、易燃气体乙炔为例,显示DC-PTS于载有仅0.17微升气体样本的空心光纤中检测到浓度只要8.7ppm的乙炔,实现ppm级的气体探测活络度。相反,保守激光光谱仪凡是只配备单频激光,所以每次只能丈量一种气体,并需要大约 100000微升(100毫升)的气体样本及更长的测试时间以达到相约的检测活络度。

人体呼气成分阐发是DC-PTS手艺此中一项极具潜力的使用例子,例如检测呼吸样本中取病毒传染相关的化合物。保守的光谱仪或质谱仪往往需要额外进行气体采样步调,其阐发时间亦较长;对比之下,DC-PTS可正在宽光谱波段范畴内供给更活络和更快的化学阐发,能有帮得出更切确的测试成果。