微型光譜儀可在狹窄空間內(nèi)提供實時監(jiān)測
采用微化設(shè)計的一體式光纖光譜儀，其性能可與傳統(tǒng)的實驗室系統(tǒng)媲美。 #D%6b
能夠檢測十億分之一（ppb）水平痕量濃度的小型化光譜系統(tǒng)對于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)過程控制和生物醫(yī)學(xué)診斷等應(yīng)用至關(guān)重要。 #U7pT!F x
然而，傳統(tǒng)的臺式光譜系統(tǒng)通常太大、太復(fù)雜，而且不適合在密閉空間中使用。傳統(tǒng)的激光光譜學(xué)技術(shù)依賴于體積龐大的組件 —— 包括光源、反射鏡、探測器和氣細(xì)胞 —— 來測量光的吸收或散射。這使得它們不適合微創(chuàng)應(yīng)用，如血管內(nèi)診斷，其中緊湊性和精度是必不可少的。 H3`.Y$z
發(fā)表在《先進(jìn)光子學(xué)》（Advanced Photonics）雜志上的一項研究中，來自中國的研究人員展示了一種突破性的小型化全光纖光聲光譜儀（FPAS）。這種創(chuàng)新的設(shè)備可以檢測ppb級的微量氣體，并在毫秒級的響應(yīng)時間內(nèi)分析納升級的樣品，使其特別適合于連續(xù)的血管內(nèi)氣體分析。 TI<3>R
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光纖光聲光譜儀可實現(xiàn)連續(xù)的血管內(nèi)氣體監(jiān)測 EaHJl
該文章的通訊作者，暨南大學(xué)的Bai-Ou Guan教授解釋說：“我們試圖解決將當(dāng)前光聲光譜儀縮小到微尺度尺寸的重大挑戰(zhàn)，同時保持其高傳感性能，特別是對于需要最小侵入性的血管內(nèi)診斷和鋰電池健康監(jiān)測。” R*FDg;t4
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小型化全光纖光聲光譜儀 （FPAS） 由單根光纖、二氧化硅毛細(xì)管和彈性膜組成。纖維的端面和膜形成法布里-珀羅腔。當(dāng)氣體分子吸收泵浦光時，它們會產(chǎn)生聲波，從而導(dǎo)致膜振動。這種振動會改變反射探針光的強度，然后對其進(jìn)行分析以檢測痕量氣體濃度。 1
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利用光聲光譜學(xué) i7v =o#
目前的激光光譜系統(tǒng)大多采用開放路徑配置，其固有的靈敏度隨器件尺寸的減小而減小，而所提出的FPAS使用光聲光譜（PAS）進(jìn)行操作，該系統(tǒng)可以檢測由調(diào)制光激發(fā)的氣體分子產(chǎn)生的聲波。 $-~"G,;F
與傳統(tǒng)PAS系統(tǒng)使用體積龐大的諧振氣池進(jìn)行聲放大，或使用大尺寸麥克風(fēng)來提高聲靈敏度不同，全光纖光聲光譜儀將激光圖案彈性膜集成到單個光纖尖端和一段二氧化硅毛細(xì)管中，以構(gòu)建微尺度法布里-珀羅（F-P）腔。二氧化硅腔充當(dāng)一個堅固的邊界，有效地將氣體分子產(chǎn)生的聲波限制和積聚在柔性膜上。這種局部聲放大補償了由膜直徑減小引起的靈敏度損失，并產(chǎn)生了與尺寸無關(guān)的光聲響應(yīng)。 I}
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