Создан самый маленький инфракрасный спектрометр

Создан самый маленький инфракрасный спектрометр

Исследователи из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) создали крошечный инфракрасный спектрометр, размеры которого позволяют уместить его на кристалле полупроводникового чипа, и который, тем не менее, “обеспечивает массу интересных возможностей”. Согласно мнению исследователей, чипы с такими спектрометрами могут быть использованы в самых различных областях, начиная от космической отрасли и заканчивая предметами повседневного пользования. Одним из примеров тому – интеграция в конструкцию мобильных телефонов.

При помощи инфракрасного спектрометра в смартфоне и специального приложения это устройство становится способным определить содержание алкоголя в жидкости, провести простейший химический анализ какого-нибудь вещества, определить степень зрелости фруктов и овощей, и выполнить ряд других функций, которые будут полезны людям различных профессий.

Основным достижением во всем этом является крайне малый размер спектрометра. Обычные инфракрасные спектрометры, используемые для проведения анализов в настоящее время, представляют собой дорогие и громоздкие устройства, вес которых составляет минимум несколько килограмм и которые крайне тяжело превратить в переносные устройства.

Обычный спектрометр расщепляет свет на два потока, которые отражаются от зеркал, снова складываются определенным образом и результат измеряется чувствительным фотодатчиком. Изменяя положение одного из зеркал, можно изменить оптический образ, получающийся в результате сложения двух лучей света, что позволяет определить пропорцию содержания света с различными длинами волн в поступающем оптическом сигнале.

В миниатюрном спектрометре использован точно такой же принцип. Только вместо подвижных зеркал в нем использованы специальные волноводы, коэффициент преломления света которых может быть изменен при помощи внешнего электрического поля. Изменение коэффициента преломления в данном случае имеет такой же эффект, подобный эффекту от изменения положения зеркала.

Помимо этого, изменяя коэффициенты преломления сразу двух волноводов, при помощи миниатюрного спектрометра можно работать с различными участками инфракрасного диапазона. К еще одному несомненному преимуществу данного устройства можно отнести то, что он нуждается в разовой калибровке, которую можно проводить на предприятии-изготовителе сразу после изготовления чипа или интеграции этого чипа в конечное устройство. В отличие от этого, обычные спектрометры требуют калибровки перед началом каждого сеанса работы.

В конструкции нового миниатюрного инфракрасного спектрометра нет ни одной подвижной части, что делает его чрезвычайно надежным. Но, как признают сами исследователи, прежде чем их детище можно будет использовать в мобильных устройствах, им потребуется провести еще ряд работ, направленных на совершенствование технологий и по приведению этих технологий к соответствию с требованиями современного промышленного производства.

Источник

Добавить комментарий