يمكن جعل النظام أصغر عدة مرات إذا كان لا يمكن أن يعمل في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة ، ولكن في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة ، متوافق مع إشعاع الموجة القصيرة. يتم دراسة طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة بشكل عام أكثر من طيف الأشعة تحت الحمراء المتوسطة لأنه يتم استخدامه بواسطة أنظمة الاتصالات الحديثة. وقال: “الميزة الرئيسية للطيف القريب من الأشعة تحت الحمراء هي أنه يوجد الآن العديد من الأجهزة الفعالة والموفرة للطاقة وذات الموجة المستمرة الموفرة للطاقة ، فضلاً عن أجهزة الكشف الموثوقة ، اليوم”. “إنها أرخص من الأشعة تحت الحمراء. متوسطة وأكثر إحكاما. وبالتالي ، يمكن أن يصل حجم المعدات في طيف الأشعة تحت الحمراء الأوسط إلى متر ونصف المتر في متر ونصف ، في حين أن الجهاز الموجود في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة يمكن أن يصلح لراحة الشخص “.
ستسمح هذه الطريقة الجديدة بإنشاء أجهزة ضغط تحدد بدقة التركيب الجزيئي للسائل أو الغاز ، بالإضافة إلى المساعدة في تحديد المركبات الكيميائية التي يحتمل أن تكون خطرة. نُشرت نتائج العمل ، الذي نفذه علماء من ITMO في روسيا وجامعة بن غوريون في النقب في الأراضي الفلسطينية المحتلة ، في إحدى المجلات المتخصصة في المواد النانوية من خلال البحث والتطوير.
في الآونة الأخيرة ، ازداد اهتمام العلماء.
أكثر من أي وقت مضى عندما يتعلق الأمر بجودة الهواء
والمياه ، بالإضافة إلى سعيهم للسيطرة على أي مركبات ضارة قد تحتويها. أين هي
يمكن أن يكون للمركبات تأثير سلبي كبير على صحة الإنسان والحيوان ، حتى في الحالات القصوى.
تركيز. لذلك ، نحن بحاجة إلى معدات متطورة للتحكم في التركيب الكيميائي للمواد.
والتعرف على مركبات معينة ، والطريقة الأكثر شيوعا والأكثر استخداما هي التحليل الطيفي.
تهتز
يوضح دالر ، طالب الدكتوراه في البرنامج المشترك للجامعة الروسية وجامعة بن غوريون في النقب ، “باستخدام التحليل الطيفي الاهتزازي ، يمكنك بسهولة اكتشاف التركيب الجزيئي لأي مادة لم تكن تعرفها من قبل”. تم إضافة المركز العلمي والتربوي لفيزياء التراكيب النانوية. “الجهاز يعمل على هذا النحو: إذا كان لدينا مادة غير معروفة تتكون من عدد من الذرات ، فإنها تتفاعل مع بعضها البعض ، على سبيل المثال ، إذا كانت مجموعة أمينية ، أي أنها تحتوي على ذرات الهيدروجين والنيتروجين. هذه الذرات في مكانها. نتيجة لذلك ، ستكون طاقة الخرج أقل. يمكن استخدام تردد امتصاص الطاقة لتحديد المجموعات الوظيفية التي يتكون منها الجزيء. بعد ذلك ، يمكن إنشاء “معرف جزيئي” ، والذي سيتم استخدامه بعد ذلك بواسطة جهاز الكشف وتحديد نوع المادة التي تم تقديمها معه.
عادة ما تعمل المستشعرات
يقع الطيف المستخدم اليوم في النطاق الطيفي للأشعة تحت الحمراء مع مجموعة من الأطوال الموجية.
من ميكرون ونصف إلى خمسة وعشرين ميكرون. في
ضمن هذا النطاق ، يمكن تحديد الفرق بين طاقة الضوء الساقط والطاقة وتحليلها بسهولة.
لقد مر هذا بالفعل من خلال المقال. ومع ذلك ، يعمل المحللون في هذا النطاق
وجدوا أنها واسعة وبطيئة نسبيًا ، فضلاً عن كونها باهظة الثمن. علاوة على ذلك ، بعض
العصابات في طيف الأشعة تحت الحمراء المتوسطة شديدة الكثافة ، مثل هذا
يرتبط اهتزاز ذرات الهيدروجين في مجموعة هيدروكسيد مما يؤدي إلى الامتصاص
إجمالي الطاقة الكلية عند الكشف عن كمية صغيرة من المواد. هذه النطاقات هي السبب
صعوبات في تفسير نطاقات اهتزازية مميزة أخرى في طيف الامتصاص.
يمكن جعل النظام أصغر عدة مرات إذا كان لا يمكن أن يعمل في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة ، ولكن في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة ، متوافق مع إشعاع الموجة القصيرة. يتم دراسة طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة بشكل عام أكثر من طيف الأشعة تحت الحمراء المتوسطة لأنه يتم استخدامه بواسطة أنظمة الاتصالات الحديثة.
يعلق Dadajanov قائلاً: “الميزة الرئيسية لطيف الأشعة تحت الحمراء القريبة هي أنه يوجد حاليًا العديد من أجهزة الإشعاع المستمر الموفرة للطاقة والموفرة للطاقة ، فضلاً عن أجهزة الكشف الموثوقة.” وتابع: “إنها أرخص من تلك المستخدمة في مجال الإشعاع. منتصف الأشعة تحت الحمراء وأكثر إحكاما. وبالتالي ، يمكن أن يصل حجم المعدات في طيف الأشعة تحت الحمراء الأوسط إلى متر ونصف المتر في متر ونصف ، في حين أن الجهاز في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريب يمكن أن يصلح لراحة يد الإنسان “.
ومع ذلك ، لا تزال المشكلة قائمة
إن تقليل الطول الموجي يعني أن الفرق بين الطاقة الواردة والصادرة يصبح أقل من
سهل التنصيب. نتيجة لذلك ، هذا يعني
هذا يدل على أن المزيد من المواد مطلوبة لتحليل أفضل.
الضغط في الجهاز في خطر. علاوة على ذلك ، تهدف العديد من أجهزة الاستشعار إلى الكشف
المواد غير المحددة لها تركيزات صغيرة ، مثل الجسيمات السامة. لذلك في طيف الأشعة تحت الحمراء تصبح المهمة أكثر صعوبة.
بالقرب من الأحمر.
قبل تطوير محلل يعتمد على التحليل الطيفي الاهتزازي في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة ، يحتاج العلماء إلى إيجاد طريقة لتضخيم الإشارة المستقبلة بسبب الاختلاف بين الطاقة الواردة والصادرة. هذا هو بالضبط ما عمل عليه الباحثون في جامعة بن غوريون في النقب في الأراضي الفلسطينية المحتلة تحت قيادة الدكتورة ألينا كارابشيفسكايا وزملائهم في جامعة ITMO.
يقول داداجانوف: “في مقالتنا ، نقترح التصميم التالي: يتم تشكيل مجموعة دورية من الأسطح النانوية المتوازنة من الذهب على قاعدة عازلة شفافة مثل زجاج البورسليكات”. يمكن الحصول على مثل هذه الهياكل باستخدام الطباعة الحجرية بالحزمة الإلكترونية “، يتابع داجانوف. “بعد ذلك ، نقوم بتغطية الركيزة بطبقة رقيقة من مادة الاختبار ونسجل طيف الإرسال للعينة ، والذي ينظمه الإثارة المشتركة لرنين الطحين في جسيمات الذهب النانوية والاهتزازات الجزيئية (اللونية) لمواد الاختبار. في الشكل المقترح ، يكون رنينه في نفس المنطقة الطيفية حيث تمتلك الجسيمات قيد الدراسة نطاقات امتصاص خاصة بها ، ويتم تضخيم المجال الكهرومغناطيسي بقوة بالقرب من سطح المعدن ، مما يزيد من حساسية المستشعر المقترح.
المقالة المنشورة لا تزال نظرية ، ويتم البحث على النماذج العددية. لذلك ، ستكون الخطوة التالية هي إجراء تجارب حقيقية لإنشاء مثل هذه الأنظمة في ظروف معملية مناسبة.
المصدر: https://phys.org
ترجمة: عائشة جلال الأصفر
تويتر: @ Aisha36550897
مراجعة: خالد الصالحي
تويتر: [email protected]