New-Tech Magazine | April 2017

מקורות לייזר תת-אדום בינוני ברי-כוונון בעלי רוחב פס צר עבור מערכותקומפקטיות לניתוח גזים לא (חלקיקים ppb ) עם רגישות trace gas נפוצים ( )parts per billion למיליארד

Cobolt , האקאן קארלסון וסאולי סיניסאלו

ה

.])4 קיימות מספר טכנולוגיות לייזר זמינות כעת בשוק המסוגלות לספק פליטת פס צר בעלת גמישות ספקטרלית בטווח הספקטרלי QCL - Quantum התת-אדום בינוני: לייזרי ICL - Inter - band , לייזרי Cascade Laser DFB , לייזרי דיודה Cascade Lasers OPO ומתנדים פרמטריים אופטיים (- .) Optical Parametric Oscillator בהיבטים רבים, טכנולוגיית המתנדים הינה הבחירה OPO הפרמטריים האופטיים האידאלית ביותר עבור הפעלת מכשירים הינו OPO .) CE - PAS מוגברי קנטילבר ) מתקן אופטי לא-לינארי אשר ממיר כלפי מטה את אורך הגל הנפלט מלייזר שאיבה אופטי לתוך שני אורכי גל ארוכים יותר במהוד (רזונטור) אופטי. אורכי הגל של הפליטה תלויים בתצורת NLO - non הקריסטל האופטי הלא-לינארי (- ), ומרווח אורך הגל הנגיש linear crystal מוגבל בסופו של דבר אך ורק על-ידי חלון . יכולת הכוונון והבררנות NLO הפליטה של ה- הספקטרלית המאד רחבה הזו מהווה -ים על-פני מקורות OPO יתרון כללי של ה- אור תת-אדום בינוני אחרים. באופן יותר

האפקט הפוטואקוסטי התגלה בעבר על- , אולם 1880 ידי אלכסנדר גרהאם בל בשנת רגישות השיטה היתה מוגבלת למדי על-ידי טכנולוגיית המיקרופון חסר-הרגישות עד . כיום, עם מיקרופוני 20- שלהי המאה ה ) העדכניים ביותר cantilever הקנטילבר ( הנמצאים בשימוש המיוצרים בטכנולוגיית (מערכות מיקרו-אלקרו-מכניות MEMS ה- ) עם microelectro - mechanical systems היצג נתונים לייזר אופטי, ניתן כבר להשיג שיפור בסדרי גודל של הרגישות והטווח ,2( הדינמי בהשוואה למיקרופוני קונדנסר ). בנוסף, הקנטילבר העשוי מסיליקון עומד 3 בקצבי זרימה ומתח חיצוני גבוהים יחסית ללא מתיחה או שבירה. הודות להתפתחויות האחרונות בתחום הטכנולוגיות המיועדות למקורות אור תת-אדום בינוני, ניתן כעת להפעיל ) CE - PAS מכשירים מוגברי קנטילבר ( בעלי אורכי גל מונוכרומטיים ברי-כוונון, בררנות (סלקטיביות) ספקטרלית רחבה ועוצמות תפוקה גבוהות. השימוש המשותף בטכנולוגיות אלו מוביל לרמות רגישות ובררנות חדשות בעלות רגישות הנמוכה מ- parts per billion [חלקיקים למיליארד ) ppb

מכשור האולטימטיבי לניתוח trace ואיתור גזים לא נפוצים (

) תוך ניטור איכות האוויר (כמו בקרת gas תהליכים תעשייתיים), יהיה זה אשר יוכל לספק בו זמנית מדידת גזים-מרובים שתהא רגישה, בררנית ומהירה עם טווח דינמי רחב וכל זאת במערכת קשיחה וקומפקטית. אחת מהטכנולוגיות המסוגלת לספק דרישות אלו, הינה ספקטרוסקופיה פוטואקוסטית PAS - laser - based מבוססת לייזר ( ). טכניקת photoacoustic spectroscopy המפורטת מטה הינה באמצעות PAS ה- מערכת לייזר תת-אדום בינוני ברת כוונון. , מעוררים ומגרים PAS בטכנולוגיית ה- את המצבים הסיבוביים והריטוטיים של מולקולות באמצעות הבזקי אור תת-אדום והאנרגיה הנספגת מיתרגמת לאותות אנרגיה קינטית אשר יוצרים גל אקוסטי הניתן ). בשל טבעה של 1( לגילוי על-ידי מיקרופון שיטת גילוי הספיגה הישירה של האפקט הפוטואקוסטי, המכשיר אינו זקוק לאורכי נתיבי ספיגה ארוכים וטרידת הרקע הינה למעשה אפס. הדבר נובע מן העובדה שכאשר אין בנמצא שום מולקולת יעד, אף אות אינו .)2 ,1( מזוהה

New-Tech Magazine l 58