Durch den Einsatz von Lasern und Stimmgabeln, Forscher am Pacific Northwest National Laboratory entwickelt haben, eine chemische Waffe Agent Sensor-Technik, die Versprechen zu erfüllen oder übertreffen aktuelle und künftige Verteidigungs-und Homeland Security chemischen Nachweis Anforderungen. Die Technik, genannt Quartz Laser Photo-Acoustic Sensing, oder "QPAS," ist nun bereit für Prototyping und Feld-Erprobung.
PNNL, ein Department of Energy National Laboratory, hat gezeigt, QPAS die Fähigkeit zur Erkennung gasförmiger Nerven-Agent Surrogate. In einem Test, den Forschern verwendet diisopropyl methyl phosphonate (DIMP), die eine chemische Verbindung, die ähnlich wie Sarin. QPAS erkannt DIMP an der Sub-Teil-pro-Milliarden-Ebene in weniger als einer Minute. Der miniscule Ebene ist vergleichbar mit der Vermietung ein Tropfen Flüssigkeit verdampfen DIMP in einem Volumen von Luft füllen würde, dass mehr als zwei Olympic-size Schwimmbäder.
"QPAS ist eine äußerst sensible und selektiven chemischen Nachweis, dass die Technik miniaturisiert werden können und dennoch ist nach wie vor praktisch für den Betrieb in Umgebungen Bereich", sagte Michael Wojcik, ein Wissenschaftlicher Mitarbeiter am PNNL. "Der Laser, Stimmgabel und andere Technologie, die für QPAS sind so einfach, und doch robust, dass die weitere Entwicklung ist mit geringem Risiko Investitionen, und wir freuen uns, jetzt bringen Sie es zum nächsten Level zu kommen."
Das Instrument basiert auf Laser-Photo-Acoustic Sensing, oder LPAS, Infrarot-und Quanten-Kaskaden Laser, oder QCLs. LPAS ist ein exquisit sensible Form der optische Absorption-Spektroskopie, wo ein gepulster Laserstrahl erzeugt eine kurze Absorption in einer Probe Gas, was wiederum schafft einen sehr kleinen akustischen Signal. Ein Miniatur-Quarz Stimmgabel als "Mikrofon" für die Aufnahme der daraus resultierenden Schallwelle.
PNNL Forscher mehrere QCLs gepaart mit den Stimmgabeln, die gleichzeitige Prüfung einer einzigen Probe bei vielen Infrarot-Wellenlängen. Fast jeder Molekül verfügt über einzigartige optische Eigenschaften auf Infrarot-Wellenlängen zwischen drei und 12 Mikrometer, und QCLs der Zugriff auf die Wellenlänge in dieser Region.
"Weil dieser Zugang und die Tatsache, dass QPAS ist nahezu immun gegen akustische Störungen, wir haben Potenzial für außergewöhnliche chemische Empfindlichkeit und Selektivität," sagte Wojcik.
QPAS die kleinen Komponenten stellen einen großen Fortschritt gegenüber früheren LPAS Messverfahren. Historisch gesehen, LPAS Instrumente wurden physisch groß, oft die Messung ein Meter oder mehr in Länge. Die gesamte Anordnung war schwerfällig, Strom-Hunger und anfällig für Störungen von außen Geräusch-und Schwingungsmessungen.
In der QPAS Technik, mehrere QCLs passen auf einem 3 x 3 Millimeter-Chip. Und die Stimmgabeln sind identisch mit den verwendeten Art in Armbanduhren, die Messung nur 4 Millimeter lang, 2 Millimeter breit und 0,3 Millimeter dick. Eine Konzeption für einen Batterie-betrieben, Prototyp QPAS Sensor, der 10 Paar QCLs und Stimmgabeln, würde passen in einen Aktenkoffer, dass ist 12 Zentimeter lang, 12 cm breit und 6 cm hoch - und das Ganze würde wiegen weniger als 15 Pfund. Darüber hinaus ist das Instrument kann unbeaufsichtigt für längere Zeit nicht benutzen.
QPAS ist derzeit Technology Readiness Level "fünf", was bedeutet, dass, während die technischen Komponenten bestehen und erstmalige Prüfung abgeschlossen ist, wird das System immer noch konvertiert werden müssen, um einen Prototyp.
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Artikel angepasst von Medical News Today aus Original-Pressetext.
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Ein Teil der Forschung wurde in Zusammenarbeit mit der Rice University, Houston, Texas, wo ein Teil der QPAS Technologie stammt.
Entwicklung der Technologie wurde von der Defense Advanced Research Projects Agency.
PNNL ist ein DOE Office of Science National Laboratory, dass löst komplexe Probleme in den Bereichen Energie, die nationale Sicherheit und die Umwelt, und die Grenzen der wissenschaftlichen Fortschritte in der chemischen, biologischen, Werkstoffe, Umwelt-und Computational Sciences. PNNL beschäftigt 4200 Mitarbeiter, verfügt über eine 750 Millionen Dollar Jahresbudget, und wurde von der Ohio-based Battelle, da das Labor der Gründung im 1965.
Kontakt: Andrea Turner
DOE / Pacific Northwest National Laboratory