چند سال پیش، پروفسور بیرجیتا برنهارت و گروهش در موسسه فیزیک تجربی دانشگاه فناوری گراتس (TU Graz) در اتریش، اولین طیفسنج دوگانه{0}}شانهای UV باند پهن جهان را برای شناسایی و اندازهگیری آلایندههای هوا (گازها) در زمان واقعی طراحی کردند. و اکنون آنها یک نسخه موبایل فشرده (به ویدیو مراجعه کنید)-حتی حساستر و دقیقتر-برای ثبت اثر انگشت مولکولی آلایندههای هوا در وضوح طیفی بالا (1 گیگاهرتز)، پهنای باند وسیع (12 THz) و زیر{6}}دستیابی به ثانیه در محدوده 2.5 مایل (2.5 مایل) ایجاد کردهاند.
طیفسنجی دوگانه{0}}شانهای وضوح طیفی بالا، پوشش طیفی وسیع و زمانهای اکتساب کوتاه را ترکیب میکند. در حالی که این رویکرد به دلیل نقاط قوت خود در ناحیه طیفی مادون قرمز (IR) شناخته شده است، منطقه طیفی UV به دلیل فقدان منابع شانه فرکانس مستقیم تا حدودی مورد بررسی قرار نگرفته است.
اما برنهارت میگوید: «منطقه طیفی UV بسیار مهم است و دستگاه ما به شما امکان میدهد نه تنها به اطلاعات چرخشی و ارتعاشی نمونههای مولکولی دسترسی داشته باشید، بلکه انتقالهای الکترونیکی را نیز تحریک کنید». اینها محرکهای واکنشهای فتوشیمیایی مختلف هستند که به فتوشیمی درون جو ما بسیار مرتبط هستند.»
دو عدد شانه فرکانس لیزری
طیفسنجی دوگانه-شانهای با فرکانس لیزری با نرخهای تکرار کمی متفاوت ترکیب میکند، و هنگامی که این قطارهای پالس تداخل ایجاد میکنند، فرکانسهای نوری بالا را به طور موثر به حوزه فرکانس رادیویی قابل دسترسی مستقیم تبدیل میکند.
برنهارت میگوید: «ما همچنین میتوانیم ویژگیهای نوری-جذب یا پراکندگی- نمونههای تحت بررسی را از طریق یک فتودیود ساده اندازهگیری کنیم. "این تکنیک اکنون در ناحیه UV با سه برابر کردن فرکانس خروجی مادون قرمز یک لیزر فشرده تک حفرهای دو شانه- مورد استفاده قرار میگیرد."
به لطف اصل دوگانه-شانه، طیفسنج آنها در زمانهای اندازهگیری زیر-ثانیه به قدرت تفکیک یک میلیون میرسد. برنهارت میگوید: «این یک ترکیب منحصربهفرد است که نمیتوانید با طیفسنجهای توری معمولی یا تک رنگکنندهها به آن دست پیدا کنید.
Main benefits of the group's design changes? Broad spectral coverage of >10 THz، زمان اکتساب کوتاه (نیم ثانیه)، قدرت تفکیک بالا 1.000.000، حساسیت بالا (مقاطع جذبی کمتر از 10)-22سانتی متر2/molecule)، و دقت بالا-همه در ناحیه طیفی UV ناشناخته.
برنهارت خاطرنشان می کند: "تنظیمات ما متحرک است و به تجهیزات تثبیت کننده الکترونیکی پیچیده نیاز ندارد." "پروژه قبلی ما شامل یک قفسه الکترونیکی اضافی بود. با ساده کردن آن، طیف سنج در راه تبدیل شدن به کاربر پسند-و نه تنها توسط متخصصان طیف سنجی است."
دقت طیفسنج دوگانه{0}}شانهای UV بیسابقه
طیفسنج دوگانه اشعه ماوراء بنفش متحرک-این گروه به محققان این امکان را داد که الگوهای جذب نور فرابنفش فرمالدئید (یک آلاینده جو و ترکیب آلی فرار) را دقیقاً اندازهگیری کنند. برنهارت میگوید: «این اندازهگیریها آنقدر دقیق بودند که «ما تعداد زیادی رزونانس فرمالدئید را شناسایی کردیم که قبلاً هرگز بهطور تجربی مشاهده نشده بود». "لحظه عالی بود!"
در واقع، اندازهگیریهای آنها نشان داد که ثابتهای چرخشی فرمالدئید در کتابهای درسی فیزیک از دهه 1960 نادرست است. برنهارت و گروهش با همکاری مرکز اخترفیزیک هاروارد و بخش اسمیتسونین اتمی و فیزیک مولکولی در ایالات متحده، مقادیر این پارامتر خاص مولکول بنیادی{4}}را تا 15% تصحیح کردند.
پروفسور رولف برین باوئر و گروهش در موسسه شیمی آلی TU Graz با ارائه فرمالدئید با خلوص{{0}بالا در این کار مشارکت داشتند.
اعتبار: Wolf/TU Graz
محققان در آزمایشگاه با طیفسنج دوگانه اشعه ماوراء بنفش متحرک-(از چپ به راست) رولف برینباوئر، بیرجیتا برنهارت، کلمنس هافمن، و میتون پال.
بعدی: حتی فشرده تر و پایدارتر؟
هر جا که امضاهای طیفی مورد توجه باشد، برنامههایی برای طیفسنج دوگانه{0}}شانهای UV سیار وجود دارد. می توان از آن برای طیف سنجی بنیادی (برای کشف خواص نوری اساسی هر گونه)، اندازه گیری کیفیت هوا (شیمی اتمسفر آلاینده ها)، سنجش زیستی و حتی برای تجزیه و تحلیل تنفس پزشکی استفاده کرد.
واضح است که بهبود دقت اندازه گیری کیفیت هوا به دلیل پتانسیل آن برای کمک به ابهام زدایی از آلودگی هوای جو و تأثیر آن بر زمین برجسته است.
برنهارت می گوید: «طیف سنج ما همیشه در گروه سنجش منسجم من در TU Graz فعال است. از آنجایی که گونههای زیادی برای مطالعه وجود دارد، ما در حال بررسی راههایی برای فشردهتر کردن این ابزار هستیم تا بتوانیم کمپینهای میدانی اندازهگیری کیفیت هوا را با آن انجام دهیم.»
