准确的测量不稳定空气分子可以改善呼吸酒精测试

研究人员已经开发出一种新的方式来操作微型量子级联激光器(预审)快速测量不同的有机分子的吸收光谱同时在空中。这项技术提供了一个敏感的方法检测低浓度挥发性有机化合物(挥发性),提高跟踪这些化合物如何影响人类健康、工业过程和环境空气质量。新系统也可以改善呼吸酒精测试的可靠性,更有选择地区分乙醇和其他气体人呼气。

预审是由多层半导体安排提高光子排放利用量子效应。研究人员设计了一个基于QCL设置测量化合物吸收电磁辐射范围很广,一个单一的激光,一个任务之前,需要多个激光一起工作。

挥发性有机化合物的仪器通常发现在汽车尾气、溶剂、建筑材料和许多其他产品。他们可以对人类和生态系统是有害的,他们对对流层臭氧生产和全球变暖。实时识别和追踪挥发性有机化合物的仪器方法重要的污染和气候研究人员、公共卫生机构、制造商、应急部门人员和托运人。

新系统,基于电可调谐红外激光器没有机械部件,提供了足够的精度和扫描一个足够宽范围的光学频率同时存在多个物种识别和确定它们的浓度。瑞士的研究人员,由卢卡斯Emmenegger电子探针、材料科学与技术研究所,将描述的新方法光学学会的光学传感器和传感国会,将从6月25日至27日在圣何塞,加利福尼亚州,在传感器2019年世博会。

狭窄的窗户上广泛开放

检测单个化合物的任务不同,识别不同物种在挥发性有机化合物的仪器需要拨号QCL的光输出在一个非常广泛的频率。为此,研究人员使用一种相对新型的QCL,优化跨比平常更广泛的可调发射频率范围,称为一个非常大的调优QCL (QC-XT)和动力设备间歇模式最大化光学调优和激光的能量消耗最小化。

然后介绍了新方法的主要创新:通过加热的正面或背面镜子短脉冲的激光电流,他们发现他们可以选择张成的空间频率的激光会产生所谓的游标效应。使用这种方法,通过几个渠道设置基本动作的观察以及分子的吸收光谱,具体细节可以测量和比较已知的光谱特性,提供几乎连续很精确的频率范围很广的覆盖范围。

“不同渠道之间的快速切换的QCL提供前所未有的实时检测的选择性和灵敏度挥发性有机化合物的仪器,”Emmenegger说。

“高精度VOC测量目前由经典控制方法,如气相色谱或质谱分析。结合的高光谱分辨率的分布反馈量子层叠激光器的多通道容量QC-XT可能成为一个领域的改变VOC分析,”Emmenegger补充道。

快速、敏感的检测

这一创新分析方法特别适合于挥发性有机化合物的仪器的快速识别广泛的光谱特征。测试方法,该团队使用他们的新设置同时测量甲醇的混合物的红外光谱,乙醇和乙醛。

演示表明,该方法成功地使每个分子物种区别于他人,是快速和敏感。一轮测量通过六种不同的光谱通道共有18个毫秒。虽然个别通道扫描在非常高的光谱分辨率只有50微秒内,大部分的时间都花在调整激光的电加热组件来选择下一个沿着光谱通道的位置。

系统评估分子浓度低至50 ppm的精密50十亿分之几。进一步研究,研究人员认为系统可以实现更大的敏感性。

改善呼吸分析

除了准备一个数组的应用环境和职业VOC检测,新系统可以应用在医学呼吸分析或改善目前使用标准的测量呼吸酒精含量。

2月12日发表的一篇论文中光学光学杂志快报社会,电子探针团队报告检测空气中的酒精浓度低至9使用QCL十亿分之几。这些结果表明,使用酒精呼吸QCL激光光谱仪的分析可以提供在全球范围内提高可靠性的途径,而世界上最频繁的法医的标准化测试,研究人员说。

参考
在光学学会的光学传感器和传感国会,将于2019年6月25日- 27日在圣何塞。

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