Simultana detekcija više plinova zahtijeva samo sub-μL analit
Detekcija plinova u tragovima temeljena na laserskoj apsorpcijskoj spektroskopiji (LAS) moćna je tehnika zbog svoje visoke osjetljivosti i selektivnosti i naširoko se koristi u mnogim područjima. Većina trenutačnih radova izvodi se laserom s jednom frekvencijom koji cilja samo jednu vrstu. Proučavanje interakcije između različitih komponenti zahtijeva istovremeno mjerenje više vrsta, što je još uvijek izazov.
Nedavno su prof. Wang Qiang s Instituta za optiku, finu mehaniku i fiziku Changchun (CIOMP) Kineske akademije znanosti (CAS) i prof. Ren Wei s Kineskog sveučilišta u Hong Kongu razvili senzor za detekciju plina u tragovima s vlaknastom konfiguracijom i postignuto je istovremeno ispitivanje više plinova korištenjem sub-μL analita.
Studija je objavljena u Sensors and Actuators B: Chemical.
Ova tehnika izvedena je kombiniranjem fototermalne spektroskopije (PTS), metode koja odgovara detekciji indeksa loma analita u plinovitoj fazi, i frekvencijskog multipleksiranja (FDM), strategije koja modulira plin pumpanjem različitih vrsta na zasebnim frekvencijama. Vlakno sa šupljom jezgrom s promjerom polja reda veličine µm radilo je kao fleksibilna plinska komora da bi se osigurao značajno povećani intenzitet svjetlosti, visoko učinkovita interakcija svjetlosti i molekule, kao i linijski Fabry-Perot interferometar.
Tri diodna lasera sa središnjim valnim duljinama smještenim na C-području, L-području i U-području integrirana su za istovremeno ispitivanje C2H2, CO2 i CH4. Simultano mjerenje više vrsta dokazano je detekcijom uzoraka C2H2, CO2 i CH4 u centimetar dugom vlaknu sa šupljom jezgrom, čija ukupna potrošnja iznosi samo 0,17 μL. Četiri unaprijed postavljena slučaja s različitim koncentracijama uzoraka pripremljena su razrjeđivanjem uzoraka s čistim N2. Dobivene su očekivane odgovarajuće krivulje odziva.
Istraživači su također eksperimentalno demonstrirali performanse ovog kompaktnog vlaknastog senzora, koji postiže zadovoljavajuću minimalnu granicu detekcije od 2,5 ppb (dijelova na milijardu), 21 ppm (dijelova na milijun) i 200 ppb za C2H2, CO2 i CH4 i dobar linearni dinamički raspon od tri do pet redova veličine.
Jedinstvene značajke visoke osjetljivosti, male potrošnje plina i kompaktne veličine čine senzor svestranim alatom za preciznu analizu plina.