贝博BB娱乐:我国研制微型光谱仪助力工业医学实时监测新革新！

来源：贝博BB娱乐    发布时间：2025-07-12 13:16:33

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　　近来，我国的研讨团队获得严重突破，在《Advanced Photonics》上宣布了一项研讨成果。他们成功研制出一种立异的微型全光纤光声光谱仪（FPAS）。

　　这种一体化的光纤光谱仪选用紧凑的微型规划，功能可与传统的实验室体系相媲美。能检测到十亿分之一（ppb）水平痕量浓度的微型光谱体系，在环境监督测定、工业进程操控和生物医学确诊等范畴至关重要。

　　但是，传统台式光谱体系一般体积大、结构较为杂乱，在狭隘空间使用不切实际。传统激光光谱技能依靠巨大组件，如光源、镜子、勘探器和气体池等来丈量光吸收或散射，不适合比如血管内确诊等需求细巧和准确的使用场景。 该微型全光纤光声光谱仪由一根光纤、一个石英毛细管和一个弹性膜组成。光纤的端面和膜形成法布里-珀罗腔。当气体分子吸收泵浦光时，会发生声波，导致膜振荡，从而改动反射勘探光的强度，经过一系列剖析该强度来检测痕量气体浓度。

　　济南大学的白欧关教授解说说：“咱们致力于处理将现有的光声光谱仪缩小到微型尺度，一起坚持其高传感功能这一严重应战，特别是关于血管内确诊和对侵入性要求极低的锂电池健康监测而言。” 与现有的大多选用开放式装备、设备尺度越小活络度越低的激光光谱体系不同，FPAS 使用光声光谱技能，检测气体分子受调制光激起时发生的声波。它将激光图画化的弹性膜集成到带有一段石英毛细管的单个光纤顶级，构建出微型法布里-珀罗腔，以完成部分声扩大，弥补了膜直径减小导致的活络度丢失。

　　此外，泵浦光和勘探光均经过同一根光纤直接传输，避免了巨大的自由空间光学用于光传输。 该体系的 F-P 腔长度仅为 60 微米，直径为 125 微米，极为紧凑。虽然尺度小，但对乙炔气体的检测限低至 9ppb，简直与更大的传统实验室光谱仪相同活络，且呼应时间短至 18 毫秒，比传统光声光谱体系快 2 到 3 个数量级。

　　研讨人员成功完成了活动气体中实时二氧化碳浓度的监测，能检测到样本体积小至 100 纳升的酵母溶液发酵状况，还经过注射器将 FPAS 刺进大鼠尾静脉追寻了体内溶解二氧化碳水平。

　　并且，光纤易于连接到低成本的分布式反应激光源，并能与现有的光纤网络集成，使该体系成为光谱学中经济高效、紧凑且灵敏的处理方案。

　　这种微型光谱仪具有体积小、活络度较高和样本量需求低的特色，以微型探头方式供给了实验室等级的精度，在接连血管内血气监测、锂离子电池的微创健康评价以及极窄空间内爆炸性气体走漏的长途检测等使用方面极具潜力。

　　参考文献：“用于原位和实时痕量气体传感的微型光纤光声光谱”，作者：马军、范恩博、刘好汉、张毅、麦聪、李鑫、金伟和白欧关，2024 年 12 月 17 日，《先进光子学》。DOI：10.1117/1.AP.6.6.066008

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