Wzmocniona wspornikowo spektroskopia fotoakustyczna

Spektroskopia fotoakustyczna wzmocniona wspornikiem umożliwia wykrywanie niewielkich ilości gazów śladowych , co ma kluczowe znaczenie w wielu zastosowaniach. Spektroskopia fotoakustyczna jest jednym z najbardziej czułych systemów detekcji optycznej. Polega na wykrywaniu specyficznej dla gazu fali akustycznej generowanej w wyniku absorpcji światła w ośrodku. Czułość tradycyjnych mikrofonów membranowych jest ograniczona przez szum elektryczny i nieliniowość przemieszczenia czujnika mechanicznego przy wysokich poziomach mocy optycznej. Konwencjonalne mikrofony membranowe można zastąpić optycznie mierzonymi mikromechanicznymi wspornikami w celu zwiększenia czułości.

Charakterystyka

Nowatorskie podejście wspornikowe MEMS wykrywa zmiany ciśnienia w komórce fotoakustycznej. Wysoką czułość uzyskuje się dzięki zastosowaniu wspornikowego czujnika ciśnienia, który jest ponad sto razy bardziej czuły w porównaniu z membraną, która jest konwencjonalnie stosowana w spektroskopii fotoakustycznej. Laserowy interferometr odczytowy jest w stanie dokładnie zmierzyć przemieszczenie od dobrze poniżej pikometra do milimetrów .

Technologia

Niezwykle cienka część wspornika porusza się jak elastyczne drzwi ze względu na zmiany ciśnienia w otaczającym gazie. Przemieszczenie wspornika mierzone jest za pomocą dokładnego układu odczytu interferometrycznego. W ten sposób można uniknąć „efektu oddychania”. Tak zwany efekt oddychania występuje w zasadzie pomiaru pojemnościowego, gdzie druga elektroda tłumi ruch czujnika i ogranicza zakres dynamiczny.

Czujnik wspornika

Czujnik wspornikowy jest wykonany z pojedynczego kryształu SOI-krzemu ze specjalnie opracowanym procesem suchego trawienia , co prowadzi do bardzo stabilnego i wytrzymałego elementu; dlatego czujnik jest praktycznie całkowicie odporny na zmiany temperatury i wilgotności. Ponadto czujnik nie ulega zużyciu. Czujnik i odczyt mogą być izolowane pod względem temperatury, co pozwala na podgrzewanie celi gazowej, co umożliwia zastosowania wymagające analizy gazów w podwyższonych temperaturach, takie jak monitorowanie emisji substancji chemicznych i kontrola procesów.

Aplikacje

Technologia pomiarowa fotoakustyki wspomaganej wspornikami może być wykorzystywana np. do wykrywania i analizy gazów, cieczy i materiałów stałych w zastosowaniach badawczych, przemysłowych, środowiskowych, bezpieczeństwa i ochrony.