Миниатюрный инфракрасный спектрометр

19.10.2019

Исследователи из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) создали крошечный инфракрасный спектрометр, размеры которого позволяют уместить его на кристалле полупроводникового чипа, и который, тем не менее, "обеспечивает массу интересных возможностей". Согласно мнению исследователей, чипы с такими спектрометрами могут быть использованы в самых различных областях, начиная от космической отрасли и заканчивая предметами повседневного пользования. Одним из примеров тому - интеграция в конструкцию мобильных телефонов.

При помощи инфракрасного спектрометра в смартфоне и специального приложения это устройство становится способным определить содержание алкоголя в жидкости, провести простейший химический анализ какого-нибудь вещества, определить степень зрелости фруктов и овощей, и выполнить ряд других функций, которые будут полезны людям различных профессий.

Основным достижением во всем этом является крайне малый размер спектрометра. Обычные инфракрасные спектрометры, используемые для проведения анализов в настоящее время, представляют собой дорогие и громоздкие устройства, вес которых составляет минимум несколько килограмм и которые крайне тяжело превратить в переносные устройства.

Обычный спектрометр расщепляет свет на два потока, которые отражаются от зеркал, снова складываются определенным образом и результат измеряется чувствительным фотодатчиком. Изменяя положение одного из зеркал, можно изменить оптический образ, получающийся в результате сложения двух лучей света, что позволяет определить пропорцию содержания света с различными длинами волн в поступающем оптическом сигнале.

В миниатюрном спектрометре использован точно такой же принцип. Только вместо подвижных зеркал в нем использованы специальные волноводы, коэффициент преломления света которых может быть изменен при помощи внешнего электрического поля. Изменение коэффициента преломления в данном случае имеет такой же эффект, подобный эффекту от изменения положения зеркала.

Помимо этого, изменяя коэффициенты преломления сразу двух волноводов, при помощи миниатюрного спектрометра можно работать с различными участками инфракрасного диапазона. К еще одному несомненному преимуществу данного устройства можно отнести то, что он нуждается в разовой калибровке, которую можно проводить на предприятии-изготовителе сразу после изготовления чипа или интеграции этого чипа в конечное устройство. В отличие от этого, обычные спектрометры требуют калибровки перед началом каждого сеанса работы.

В конструкции нового миниатюрного инфракрасного спектрометра нет ни одной подвижной части, что делает его чрезвычайно надежным. Но, как признают сами исследователи, прежде чем их детище можно будет использовать в мобильных устройствах, им потребуется провести еще ряд работ, направленных на совершенствование технологий и по приведению этих технологий к соответствию с требованиями современного промышленного производства.

<< Назад: Новый материал ловит молекулы углекислого газа 20.10.2019

>> Вперед: Электрокроссовер Volvo XC40 Recharge 19.10.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Огневые испытания теплоизоляции SpaceX Starship 19.03.2019 После успешного тестового запуска в начале марта беспилотного космического корабля Crew Dragon, его стыковки с Международной космической станцией (МКС) и возвращения обратно на Землю компания SpaceX вплотную занялась своим другим крупным проектом: межпланетным космическим кораблем Starship. В ближайшее время, как ожидается, компания приступит к тестовым полетам прототипа Starship на высоту до 5 км для отработки взлета и посадки космического корабля. Но до этого Илон Маск опубликовал в Твиттере короткий видеоролик, предоставив возможность всем интересующимся межпланетным проектом взглянуть на шестиугольные плитки теплозащитного экрана, которые в конечном итоге защитят корабль от значительных подъемов температуры. Маск пояснил, что самые сильно нагревшиеся в ходе теста части теплового щита, светящиеся белым цветом, достигли максимальной температуры около 1650 кельвинов (около 1377 °С). По словам гендиректора SpaceX, этого покрытия достаточно, чтобы выдерживать экстремальные температуры при преодолении плотных слоев атмосферы Земли в ходе спуска корабля на Землю, хотя данный показатель немного меньше температуры, которую могли выдерживать без последствий космические челноки Space Shuttle NASA (около 1500 °С). Самые сильно нагревающиеся секции теплового щита будут иметь систему "транспирационного охлаждения" с внешними микроскопическими порами, которые позволяют хладагенту (воде или метану) вытекать и охлаждать внешнюю поверхность. Это поможет свести к минимуму повреждение теплового щита и обеспечит возможность быстрого возвращения Starship в строй вскоре после завершения полета. Для этого будет достаточно просто заправить резервуар теплового щита.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026