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:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Кухонные губки выделяют значительное количество микропластика 05.04.2026

Кухонные губки - один из самых используемых предметов в быту - могут быть недооцененным источником микропластика. Ученые из Боннского университета изучили, сколько таких частиц выделяется во время мытья посуды и как это влияет на окружающую среду. Выяснилось, что губки действительно ежегодно выделяют измеримое количество микропластика, однако основной вред экологии связан не с этим, а с расходом воды. В работе оценивали реальное выделение микропластика и его влияние с помощью анализа жизненного цикла (LCA). Исследование объединило лабораторные эксперименты и подход "гражданской науки": добровольцы из Германии и Северной Америки использовали разные типы губок в быту и фиксировали процесс. Губки взвешивали до и после использования, а также тестировали в лаборатории с помощью устройства SpongeBot, имитирующего мытье посуды. Результаты показали, что все губки изнашиваются и выделяют микропластик - примерно от 0,68 до 4,21 г на человека в год, в зависимости от состава. При этом губки ...>>

Гуманоид-спринтер Unitree H1 04.04.2026

Развитие гуманоидной робототехники сегодня стремительно приближается к уровню, при котором машины начинают уверенно имитировать не только движения человека, но и его физические возможности. Особенно активно в этом направлении работают компании из Китая, и очередное достижение Unitree Robotics стало заметной вехой в индустрии. Компания официально сообщила, что их антропоморфный робот Unitree H1 установил мировой рекорд скорости среди полноразмерных гуманоидов. В ходе испытаний машина продемонстрировала характеристики, которые ранее считались недостижимыми для подобного класса устройств, особенно с учетом их массы и конструкции. Во время тестового забега Unitree H1 разогнался до 3,3 метра в секунду, что соответствует примерно 12 километрам в час. Для сравнения, средняя скорость ходьбы человека составляет около 5 километров в час. Хотя до уровня профессионального бега роботам еще далеко, для гуманоидной системы массой около 47 килограммов такой результат считается значительным инжен ...>>

Случайная новость из Архива Пауки, питаясь графеном, плетут прочнейшую паутину 11.09.2017 Паутина и так достаточно прочна, чтобы удерживать попавших в нее небольших насекомых, однако благодаря открытию ученых в будущем она, возможно, будет способна выдерживать вес человека. Никола Пуньо (Nicola Pugno) и другие ученые из Трентского университета (Италия) провели исследование, в ходе которого добавляли к питьевой воде пауков графен и углеродные нанотрубки. Когда испытуемые пауки, как и всегда, сплели паутину, оказалось, что она в пять раз прочнее обычной - и может сравниться с углеродным волокном и кевларом, прочнейшими материалами на Земле. Пуньо отметил, что ученые и до этого знали о биоминералах, присутствующих в белковых матрицах и твердых тканях насекомых, которые обеспечивают большую силу и прочность их жвал (верхних челюстей) и зубов; таким образом, исследователей больше интересовало, возможно ли искусственно улучшить качество паучьего шелка, внедряя различные наноматериалы в его белковые структуры. Пока это лишь первые шаги в исследовании паутины, сплетенной пауками при помощи графена и нанотрубок, и результаты Пуньо должны быть перепроверены. Отмечается, что если они подтвердятся, такая улучшенная паутина может быть использована, например, для изготовления веревок, кабелей и т. д.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026