58 / 182
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
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
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
Cobolt ,
האקאן קארלסון וסאולי סיניסאלו
.])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
ה
New-Tech Magazine l 58