Спектрометр в кармане

02.06.2016

Современный терагерцовый спектрометр позволяет определять практически все вещества: в часть спектра, который такой прибор фиксирует, попадает излучение, которое дает большинство конденсированных сред - жидкостей, твердых тел, живых тканей - и, конечно, взрывчатых материалов.

Однако сам аппарат довольно громоздкий и медленный: ему нужен источник излучения размером с системный блок, а анализ одного образца занимает до получаса - не самый удобный способ искать взрывчатку в аэропорту.

В традиционных спектрометрах измеряется реакция анализируемого вещества на излучение с определенной частотой, и для каждой частоты делается новый замер - а для этого нужны, в том числе, механические манипуляции с аппаратом. Именно поэтому в традиционных спектрометрах анализ занимает много времени.

Ответ разработчиков из Массачусетского технологического - квантовый каскадный лазер (ККЛ). Размером он с микросхему, а результат выдает за 100 микросекунд.

Как и все электрические лазеры, ККЛ "гоняет" электромагнитную волну в активной среде туда-сюда до тех пор, пока ее энергия не позволит ей выйти наружу. Чтобы упорядочить частоты волн, выдаваемых лазером, инженеры в MIT использовали частотную гребенку. Она генерирует упорядоченные по длине волны серии импульсов.

Метод испытали на материале, спектр которого был просчитан заранее, и результаты оказались очень точными.

Но есть одна проблема: хоть сами квантовые каскадные лазеры очень маленькие, их нужно охлаждать до очень низких температур, а холодильник занимает много места. Разработчики работают над повышением рабочей температуры и над другими способами решить вопрос. Например, можно охлаждать прибор не все время, а только в те доли секунды, когда лазер работает.

Эксперты называют применение ККЛ в спектрографах прорывом - возможно, эта технология позволит создать очень компактные и очень быстрые спектрометры, которые можно будет применять где угодно - в том числе в аэропортах для потокового сканирования багажа. Тогда у тех, кто проходит контроль, не останется ни одного шанса пронести на борт запрещенное вещество.

<< Назад: Металлический клей 02.06.2016

>> Вперед: MSP-EXP430FR6989 - расширенная отладочная плата для MSP430 с FRAM 01.06.2016

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Самый маленький лазер 03.10.2010 Швейцарские инженеры из Высшей политехнической школы в Цюрихе создали самый маленький лазер в мире, причем его длина меньше, чем длина волны излучаемого им света: 30 микрометров против 200 (это инфракрасная область). Новое устройство можно встраивать в электронные микросхемы, необходимые для фотонных компьютеров близкого будущего.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025