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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Медицинские киберпиявки 13.04.2012 Крошечный робот, функционирующий как живое существо, в один прекрасный день может быть использован для диагностики и лечения болезней. Группа ученых из США и Великобритании разрабатывает уникального робота под названием Cyberplasm, который сочетает передовые достижения микроэлектроники и последние исследования в области биомимикрии (технологии, вдохновленные природой). Cyberplasm имеет электронную нервную систему, "глаза" и "нос", собранные из клеток млекопитающих, а также искусственные мышцы, которые используют глюкозу в качестве источника энергии для приведения робота в движение. Целью разработки "живого робота" является создание механизмов, которые реагируют на свет и химические вещества точно так же, как и биологические системы, т.е. живые организмы. Это совершенно новое направление в робототехнике, которое открывает уникальные возможности. Cyberplasm имитирует основные функции морской миноги (Petromyzon marinus), пиявки, которая обитает преимущественно в Атлантическом океане. Морская минога имеет очень примитивную нервную систему, поэтому ученым проще ее скопировать. К тому же, минога хорошо плавает, что делает ее идеальным прообразом для робота Cyberplasm. Прототип Cyberplasm будет меньше 1 см в длину, а перспективные "рабочие" версии могут иметь длину менее 1 мм или даже построены на наноуровне. Живой микроробот будет чрезвычайно чувствителен к изменениям окружающей среды и в будущем сможет путешествовать в теле человека, обнаруживать и лечить целый ряд заболеваний. В настоящее время идет разработка датчиков для Cyberplasm. Крохотные сенсоры на основе живых клеток будут реагировать на внешние раздражители, превращая их в электронные импульсы, которые направляются в электронный "мозг" робота. Робот будет передвигаться волнообразными движениями с помощью сокращения и расслабления искусственных мышц. Данные о химическом составе окружающей среды будут храниться в памяти робота или оправляться на терминал управления. Cyberplasm может стать не только основой для робота-диагноста или робота-хирурга, он поможет в создании протезов, реагирующих на различные раздражители. По словам разработчиков, первый прототип Cyberplasm будет готов в течение нескольких лет, а в течение 5 лет "живого робота" начнут использовать в реальных условиях.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025