Создан самый маленький инфракрасный спектрометр - «Наука и технологии»

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.