В Томске разработали прототип высокочувствительного аппарата, который определяет молекулярный состав сложных газовых смесей с помощью лазерного света. Прибор создан в Институте мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, входящем в Томский научный центр Сибирского отделения РАН.
В основе устройства — метод комбинационного рассеяния света. Лазерный луч проходит через газ, и молекулы переизлучают свет на немного измененных длинах волн. Этот спектральный сдвиг индивидуален для каждого вещества, поэтому по спектру можно точно определить, какие молекулы присутствуют в смеси и в каких концентрациях.
Ключевое преимущество томской разработки заключается в сочетании высокой чувствительности и портативности. В отличие от хроматографов и масс-спектрометров, которые требуют лабораторных условий и работы подготовленного персонала, новое устройство рассчитано на использование вне лаборатории и не нуждается в сложной настройке.
Прибор создавался в течение пяти лет на стыке спектроскопии и прикладной оптики. Часть элементов корпуса и оптической системы напечатали на 3D-принтере в рамках гранта программы «Умник». В результате удалось добиться чувствительности, позволяющей распознавать любые молекулы при концентрациях выше 0,001%.
Главной технической проблемой стал слабый сигнал от редких молекул, который теряется на фоне собственных шумов электроники. Разработчики усилили полезный сигнал и оптимизировали систему регистрации, что вывело прибор на уровень, редкий для портативных устройств.
Сейчас команда расширяет базу спектральных данных для разных веществ и разрабатывает алгоритмы обработки сигналов.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что рост спроса на медицинскую электронику грозит экологической катастрофой.
