ایجاد صدا توسط نور امکان پذیر می شود

به گزارش کلیک، محققان روش جدیدی از فیبر نوری امیدوار کننده ای را بر اساس روش های سنجش شیمیایی ایجاد کرده اند که از نور درون فیبر برای خارج کردن امواج صوتی از آن استفاده می شود و اطلاعات غیر مستقیم در مورد آنچه که فیبر را احاطه کرده است ارائه می دهد. با غلبه بر محدودیت قابل توجهی از سنسورهای موجود، قابلیت سنجش روش های جدید در طیف گسترده ای از کاربرد ها از جمله فرآیند های صنعتی و ریموت های تشخیص مواد شیمیایی، می تواند بهتر شود.

آوی صادوک (AviZadok) بیان داشت یک محدودیت اساسی که سنجش مواد شیمیایی را مشکل می سازد این است که ما باید بین نور و ماده ای که اندازه گیری می شد، اصطکاک ایجاد می کردیم. اساتید دانشکده فنی و مهندسی و موسسه نانو تکنولوژی دانشگاه بار ایلان (Bar-Ilan) به همراه دانشجوی کارشناسی ارشد یائیر انتمن منجر (YairAntman) هدایت این تیم تحقیقاتی را بر عهده داشتند. این محدودیت ما را سال های زیادی از حسگرهای نوری عقب نگه داشته است. محققان روش های سنجش جدیدی را در رابطه با تاثیر بالای تحقیقات در مجله جامعه نوری Optica نشان می دهند. صادوک افزود ما روابط متقابل بین نور و صدا را به کار می گیریم و از صدا به عنوان پیام رسان خود در دنیای خارج استفاده می کنیم.

غلبه بر یک تناقض
فیبرهای نوری برای سنجش شیمیایی مناسب هستند. زیرا بسیار کوچک، قابل استفاده از راه دور، قادر به اندازه گیری مواد شیمیایی حتی ده ها کیلومتر دورتر هستند و تقریبا می توانند در هر نقطه ای از جمله محیط های خطرناک مانند چاه های نفت که در آن از برق نمی توان استفاده کرد، نصب شوند. به هر حال، فناوری سنجش فیبر نوری موجود، برای تماس با ماده اندازه گیری شده، نیاز به نور در داخل فیبر دارد که با فیبر های نوری طراحی شده برای این منظور در تضاد است: مطمئن باشید که هیچ نوری رها نمی شود.
پیش از این، کار پیرامون این تناقض به تغییرات شدیدی همچون حفاری حفره در فیبر یا قلم زدن آن به ضخامت بسیار نازکی به منظور وادار کردن نور برای خروج، نیاز بود. وی افزود: در حالی که شما می توانید حساسیت فوق العاده ای در این روش دریافت کنید، واقعیت این است که شما مجبوریدبا این تغییرات پیش روید که آن را برای تولید این سنسورها دشوار تر می کند و بر روی مقاومت آن ها تاثیر می گذارد.
به جای استفاده از نور به طور مستقیم ، انتمن با ایده استفاده از نور انتقال یافته از طریق فیبرهای نوری برای ایجاد امواج صوتی ، یا ارتعاشات صوتی وارد شد، که نتیجه آن یک پدیده شناخته شده به عنوان پراکندگی بریلوئن تحریک شده بود. اگرچه امروزه از پراکندگی بریلوئن تحریک شده در سنسور های فیبر تجاری استفاده می شود، اما سنسور هایی وجود دارند که نور و امواج صوتی را درون فیبر نگه می دارند. صادوک اظهار داشت گام مهم، جست و جو برای رفتار مکانیکی خاصی بود که به خارج از فیبر منتهی می شد و آن نتایج را در بر داشت. ما دریافتیم که پراکندگی بریلوئن تحریک شده در یک جهت رو به جلو برای ارائه اطلاعات در مورد آنچه که در خارج از فیبر است، می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

رویکرد جدید با استفاده از امواج نوری کار می کند که برای ایجاد یک ارتعاش صوتی که به خارج از فیبر می رسد، به اندازه کافی قوی باشد. این ارتعاشات به تدریج بر اساس خواص ماده ای که فیبر را احاطه کرده است از بین می روند، که یک روش غیر مستقیم برای سنجش محتوای شیمیایی محیط زیست ارائه می دهد.از آنجا که نور در داخل فیبر باقی مانده است، این روش استفاده از یک فیبر نوری سنتی بدون تغییرات ساختاری را اجازه می دهد و محققان تنها می بایست پوشش پلاستیکی محافظ فیبر را بردارند.

آزمایش تکنیک جدید
محققان روش های جدید خود را در اتانول و آب مقطر نشان داده اند، امپدانس صوتی را اندازه گرفتند، که اطلاعاتی راجع به چگالی مایع و سرعت صوت فرستاده شده در مایع را ارائه می دهد. نتایج به دست آمده ارزش های شناخته شده را با یک درصد دقت نشان می دهد. همچنین آن ها نمونه های آب با سطوح مختلف شوری را با موفقیت از یکدیگر متمایز کردند.
احتمالا این روش روزی در مانیتور کردن نمک زدایی آب یا فرآیندهای الکترو شیمیایی مانند فرآیندهای الکترو شیمیایی در سلول های سوختی، و یا برای تشخیص تغییرات در غلظت یون ها یا نمک های محلول مورد استفاده در فرایندهای شیمیایی صنعتی، مفید خواهد بود.
هم چنین ممکن است انطباق روش جدید برای تشخیص مواد شیمیایی خاص، امکان پذیر باشد. محققان معتقدند زمانی که هدف، اتصال ماده شیمیایی به فیبر باشد، با درمان سطح خارجی در یک روش که ماده شیمیایی مورد نظر را جذب می کند، امواج صوتی در یک مسیر قابل تشخیص می تواند اصلاح شود. چنین رویکردی در صورت موفقیت، می تواند برای شناسایی مواد منفجره و یا پاتوژن خاص مفید باشد، اگر چه توسعه و آزمایش بیشتری مورد نیاز است.
گرچه مایلیم برنامه هایی را در آینده جست و جو کنیم، اما برای این کار ما را برای حل یک مشکل گشوده متمرکز کرده اند که شبیه به یک پارادوکس به نظر می رسید. وی افزود شما نمی توانید همان زمان در داخل و خارج از فیبر باشید. اما ما بالاخره روشی برای حل این موضوع موضوع پیدا کردیم.

منبع:phys