國(guó)外科學(xué)家利用激光傳感器檢測(cè)極低濃度苯
來(lái)自KAUST的研究人員發(fā)明的以激光為基礎(chǔ)的探測(cè)器可以探測(cè)苯的濃度是傳統(tǒng)的苯探測(cè)濃度的三個(gè)數(shù)量級(jí)還要低。而且便攜,可以安裝在無(wú)人機(jī)或者手持。

來(lái)自KAUST的研究人員發(fā)明的探測(cè)器可以探測(cè)苯的濃度是傳統(tǒng)的苯探測(cè)濃度的三個(gè)數(shù)量級(jí)還要低
來(lái)自 KAUST研制的一個(gè)基于激光的傳感探測(cè)器可以提高檢測(cè)苯發(fā)射的靈敏度和限制其對(duì)大氣的危害。同Saudi Aramco進(jìn)行開(kāi)展聯(lián)合研究,KAUST的研究人員發(fā)展了一個(gè)裝置可以實(shí)時(shí)的精確的探測(cè)極端低濃度的苯含量。
苯會(huì)導(dǎo)致各種非常嚴(yán)重的健康疾病,包括癌癥和同血液相關(guān)的疾病,如再生障礙性貧血。這一嚴(yán)重的有害的揮發(fā)性化合物 ,是從自然界中和人類(lèi)的活動(dòng)中產(chǎn)生的,主要存在工業(yè)裝置中,從原油到石油化工的工藝設(shè)施到服務(wù)站,均使得工人的健康處于危險(xiǎn)之中。它同時(shí)存在交通工具的尾氣當(dāng)中,生物質(zhì)供熱燃料和一些消費(fèi)產(chǎn)品中,均會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的暴露。
比較典型的設(shè)計(jì)的控制苯排放的辦法主要依靠氣相色譜分析(gas chromatography)和質(zhì)譜分析(mass spectrometry),但這兩種測(cè)量控制方法需要非常嚴(yán)格的維修計(jì)劃,復(fù)雜的采樣協(xié)議和耗時(shí)的測(cè)量方法。商業(yè)上可行的傳感探測(cè)則面臨著干擾的問(wèn)題,從其他環(huán)境空氣部件和探測(cè)的極限為超過(guò)100倍數(shù)的十億分之一,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足門(mén)檻值的要求。
如今,一個(gè)由Aamir Farooq領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì),發(fā)展了一個(gè)緊湊型的以激光為基礎(chǔ)的傳感探測(cè)器,可以選擇性和高靈敏度的對(duì)苯進(jìn)行探測(cè),且探測(cè)的極限為2倍的十億分之一,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)今的其他探測(cè)儀器。這一儀器在進(jìn)行野外作業(yè)時(shí)其魯棒性也足夠強(qiáng),傳感器的測(cè)量在數(shù)秒內(nèi)就可以完成且不需要初步的校正。

圖解:Mhanna Mhanna (左圖) 和 Amir Farooq (右圖)發(fā)展的緊湊型的以激光為基礎(chǔ)的探測(cè)傳感器,可以探測(cè)苯的含量在2倍的十億分之一
為了實(shí)現(xiàn)這一史無(wú)前例的探測(cè)敏感性,研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)傳感器,其壁包括兩個(gè)平行的面對(duì)面的凹面鏡,在樣品周?chē)鷣?lái)形成一個(gè)腔。這一腔捕獲激光束,這可以保持反射在鏡子之間來(lái)回反射。這樣的話(huà),它旅行穿過(guò)的距離可以顯著的比內(nèi)部鏡片分離的距離大,Mhanna Mhanna博士研究生說(shuō)到,他進(jìn)行了這一實(shí)驗(yàn)。它可以使得我們探測(cè)的苯濃度比傳統(tǒng)的探測(cè)器的極限低三個(gè)數(shù)量級(jí)。
Farooq的團(tuán)隊(duì)通過(guò)旋轉(zhuǎn)激光波長(zhǎng)和數(shù)學(xué)消元排除對(duì)苯,乙烯和水蒸氣的干擾來(lái)優(yōu)化光對(duì)苯的吸收。這提供了干擾部件中精確的苯的濃度 。
傳感器在不同位置進(jìn)行了探測(cè)真實(shí)樣品中的痕量苯。例如,探測(cè)器探測(cè)到在停車(chē)場(chǎng)中的苯濃度在工作日比周末要高,同交通堵塞時(shí)的結(jié)果也相吻合。服務(wù)站的苯濃度也比較高,但這些量比推薦的門(mén)檻值要低。
這一探測(cè)傳感器可以安裝在無(wú)人機(jī)上或者進(jìn)行手持來(lái)掃描目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行日常的苯排放的探測(cè),Mhanna說(shuō)到。目前研究團(tuán)隊(duì)正在尋找使得這一探測(cè)傳感器更加便攜的辦法。



