Ychydig flynyddoedd yn ôl, dyluniodd yr Athro Birgitta Bernhardt a'i grŵp yn Sefydliad Ffiseg Arbrofol Prifysgol Technoleg Graz (TU Graz) yn Awstria sbectromedr crib UV deuol band eang cyntaf y byd i ganfod a mesur llygryddion aer (nwyon) mewn amser real. A nawr maen nhw wedi creu fersiwn symudol gryno (gweler y fideo)-hyd yn oed yn fwy sensitif a chywir-i ddal olion bysedd moleciwlaidd llygryddion aer ar gydraniad sbectrol uchel (1 GHz), lled band eang (12 THz), ac is-ail gaffaeliad o fewn ystod o 2.5 cilometr (1.55 milltir).
Mae sbectrosgopeg crib deuol yn cyfuno cydraniad sbectrol uchel, cwmpas sbectrol eang, ac amseroedd caffael byr. Er bod y dull yn hysbys am ei gryfderau yn y rhanbarth sbectrol isgoch (IR), mae'r rhanbarth sbectrol UV yn parhau i fod wedi'i danarchwilio i raddau oherwydd diffyg ffynonellau crib amledd uniongyrchol.
Ond mae'r rhanbarth sbectrol UV "yn hynod bwysig, ac mae ein dyfais yn gadael i chi gael mynediad nid yn unig i wybodaeth gylchdro a dirgrynol o samplau moleciwlaidd ond hefyd yn cyffroi trawsnewidiadau electronig," meddai Bernhardt. "Dyma'r sbardunau ar gyfer adweithiau ffotocemegol amrywiol sy'n berthnasol iawn i'r ffotocemeg yn ein hatmosffer."
Dau grib amledd laser
Mae sbectrosgopeg crib deuol yn cyfuno dau grib amledd laser â chyfraddau ailadrodd ychydig yn wahanol, a phan fydd y trenau pwls hyn yn ymyrryd, mae'n trosi amleddau optegol uchel yn effeithlon i'r parth amledd radio hygyrch iawn.
"Gallwn hefyd fesur priodweddau optegol-amsugniad neu wasgariad-y samplau sy'n cael eu harchwilio drwy ffotodiod syml," meddai Bernhardt. "Mae'r dechneg hon bellach yn cael ei hecsbloetio o fewn y rhanbarth UV trwy dreblu amledd allbwn IR un -cuaddod deuol - laser crib."
Diolch i'r -egwyddor crib deuol, mae eu sbectromedr yn cyrraedd pwerau datrys o filiwn o fewn is-amseroedd ail fesur. "Mae'n gyfuniad unigryw na allwch ei gyrraedd gyda sbectromedrau gratio confensiynol neu fonochromators," meddai Bernhardt.
Main benefits of the group's design changes? Broad spectral coverage of >10 THz, amseroedd caffael byr (hanner eiliad), pŵer datrys uchel o 1,000,000, sensitifrwydd uchel (trawstoriadau amsugno mor isel â 10-22cm2/moleciwl), a manylder uchel-i gyd o fewn y rhanbarth sbectrol UV nad yw wedi'i archwilio'n ddigonol.
“Mae ein gosodiad yn symudol ac nid oes angen unrhyw offer sefydlogi electronig cymhleth,” mae Bernhardt yn nodi. "Roedd ein prosiect blaenorol yn cynnwys rac electronig ychwanegol. Trwy ei symleiddio, mae'r sbectromedr ar ei ffordd i ddod yn hawdd ei ddefnyddio ac nid yn unig gan arbenigwyr sbectrosgopeg."
Cywirdeb sbectromedr crib deuol UV digynsail
Roedd sbectromedr crib deuol UV symudol y grŵp yn caniatáu i'r ymchwilwyr fesur yn union batrymau amsugno golau UV fformaldehyd (llygrydd atmosfferig a chyfansoddyn organig anweddol). Roedd y mesuriadau hyn mor fanwl gywir, "fe wnaethom ganfod llu o gyseiniannau fformaldehyd na welwyd erioed o'r blaen," meddai Bernhardt. "Roedd yn foment wych!"
Mewn gwirionedd, datgelodd eu mesuriadau fod cysonion cylchdro fformaldehyd mewn gwerslyfrau ffiseg ers y 1960au yn anghywir. Gan gydweithio ag is-adran Atomeg a Ffiseg Foleciwlaidd y Ganolfan Astroffiseg Harvard a Smithsonian yn yr Unol Daleithiau, cywirodd Bernhardt a’i grŵp werthoedd y paramedr penodol hwn o’r moleciwl sylfaenol hwn gymaint â 15%.
Cyfrannodd yr Athro Rolf Breinbauer a'i grŵp yn Sefydliad Cemeg Organig TU Graz at y gwaith hwn drwy ddarparu fformaldehyd purdeb uchel.
Credyd: Blaidd/TU Graz
Yr ymchwilwyr yn y labordy gyda'r sbectromedr crib UV deuol symudol- (o'r chwith i'r dde) Rolf Breinbauer, Birgitta Bernhardt, Clemens Hoffman, a Mithun Pal.
Nesaf: Hyd yn oed yn fwy cryno a sefydlog?
Lle bynnag y gall llofnodion sbectrol fod o ddiddordeb, mae rhaglenni ar gyfer sbectromedr crib UV deuol symudol. Gellir ei ddefnyddio ar gyfer sbectrosgopeg sylfaenol (i archwilio priodweddau optegol sylfaenol unrhyw rywogaeth), mesuriadau ansawdd aer (cemeg atmosfferig llygryddion), biosynhwyro, a hyd yn oed ar gyfer dadansoddi anadl meddygol.
Yn amlwg, mae gwella cywirdeb mesuriadau ansawdd aer yn sefyll allan oherwydd ei botensial i helpu i ddadrithio llygredd aer atmosfferig a'i effaith ar y Ddaear.
“Mae ein sbectromedr bob amser ar waith yn fy ngrŵp Synhwyro Cydlynol yn TU Graz,” meddai Bernhardt. "Oherwydd bod digon o rywogaethau i'w hastudio, rydym yn archwilio ffyrdd o wneud yr offeryn hyd yn oed yn fwy cryno i gynnal ymgyrchoedd maes o fesur ansawdd aer ag ef."
