研究人员目前研发出有了一种新型显微镜,可以辨识单个微米大小的颗粒。这种新方法可能会在机场或其他低安全性场所用于,作为一种高度脆弱和低成本的方式,需要很快检验出有潜在装载危险性微小物质的人员。

在光学学会(OSA)的《光学快报》期刊中,美国麻省理工学院林肯实验室的研究人员,通过测量个体大小3微米的二氧化硅或丙烯酸球星的红外光谱证实了他们的新显微镜的功能。这种新技术所用于的是一个非常简单的光学装置构成的灵活的组件,使仪器小型化到一个鞋盒大小的便携式装置。“我们的这项新技术最重要的优点是高度脆弱,但其设计非常简单,”RyanSullenberger说道,他是麻省理工学院林肯实验室的员工并且是该论文的第一作者。

“它获取了新的应用于机会,可实行非破坏性的化学分析,同时铺平了更加脆弱更加灵活传感仪器的应用于道路。”显微镜辨识单个粒子的能力可以使它用作化学威胁或可控物质的较慢检测。它的高灵敏度也是科学分析十分小的样品或测量材料的光学性质的理想自由选择。

观测光谱指纹红外光谱一般来说用作辨识不得而知的材料,因为完全每一种材料可以通过其独有的红外吸收光谱,或指纹展开辨识。而新方法检测红外指纹,需要用于红外探测器。

传统仪器中的这些探测器大大增加了仪器的体积,这容许了设备的便携性,因为他们对加热的拒绝相当大。这项新技术的工作原理是用红外线激光和绿色激光太阳光粒子。

红外激光将能量沉积到粒子中,使它们不受热膨胀。然后绿色的激光被这些冷却粒子衍射。

一个红外线波长照相机被用来监控这种衍射,通过显微镜的透镜追踪单个粒子的物理变化。该仪器可用作辨识单个粒子的材料人组物,通过调整红外激光到有所不同的波长,并搜集在每个波长处的红外线散射光。微粒的严重冷却会给材料带给永久性的变化,使得该技术沦为可用分析的理想自由选择。

唤起红外光粒子然后仔细观察它们在红外线波长的衍射,这个光调制过程称作米氏衍射,自上世纪80年代早已就用于的技术。这项新的研究用于更加先进设备的光学组件生产和检测,首次利用米氏衍射和光学配备检测多个粒子。

“我们实质上是对我们所研究的领域展开光学,”AlexanderStolyarov说道,他是该研究的技术人员和年出版者。“这意味著我们可以刚好同时观测表面上的多个粒子。

”新的显微镜用于红外线波长展开光学,使它的空间分辨率大约1微米,比起传统的红外光谱方法的大约10微米分辨率要好很多。这种减少的分辨率容许新的技术用来区分和辨识尺寸十分小的紧密结合在一起的个别颗粒。“如果视野中有十分有所不同的两个粒子,我们需要分别辨识它们,”Stolyarov说道。

“而利用传统的红外技术,这将总有一天不有可能构建,图像将无法区分。”灵活可回声的红外激光器灵活可回声的量子级联红外激光器的发展是新技术可以构建的关键技术。研究人员将量子级联激光器与一个十分平稳的可见激光源和一台商用的科学级照相机结合。“我们期望看见在高功率可回声量子级联激光器中的改良,”Sullenberger说道。

“一个更加强劲的红外激光使我们需要在完全相同的时间内,容许更好的粒子被同时观测出来。”研究人员计划用额外的材料来测试他们的显微镜,还包括形状不呈圆形球形的粒子。

他们还想要在更加现实的环境中有可能所含的颗粒不脆弱的化学物质阻碍他们的加装测试。“不存在的阻碍物也许是我们预计中必须解决的仅次于的挑战,”Stolyarov说道。“虽然阻碍是任何测量少量材料时所遇上的一个常见问题,但我指出我们的技术可以解决问题这个问题,因为它需要构建一次一个粒子的观测。

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