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温室効果ガス内のガス分子量を計測可能!超高感度の検出器と強力な光源を必要としない新しいゴーストイメージング技術って何?

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本記事は、New Ghost Imaging Technique Enhances Measurements of Gas Molecules
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約2分3秒

✔新しいゴーストイメージング法で、どのガスがどれくらい存在しているかをより正確に測定できる
✔この方法は超高感度の検出器と強力な光源を必要としない

 

 

二酸化炭素、メタン、オゾン、亜酸化窒素のようね温室効果ガスを測定することは、どれくらいの量のこれらのガスが環境変化に影響するかを調べるために重要です。これらは、据え置き型の装置と濃度を測る人工衛星やフラスコ内にサンプルを集め研究室で分析することによって調べられます。

 

 

東フィンランド大学、タンペレ大学、ブルゴーニュ大学の研究チームは様々なガスの分子の分光法を実施する新しいアプローチ方法を見つけました。これをゴーストイメージング技術と呼んでいます。

 

 

既存のイメージング技術と比較すると、この新しいアプローチはより正確にガスの分子の化学構成を明らかにします。場合によっては、より繊細な温室効果ガスの識別が可能になります。

 

 

どのような方法なのか?

ゴーストイメージングは広い波長域で動作し、メタンや二酸化炭素を含む空気中のガスのモニタリングを改善します。 スーパーコンティニューム光源(複数の波長を持つパルスを発する)と連動して、空気サンプルを介して伝達された波長ベースの光を画像化し、ガス分子のスペクトル・フィンガープリントをサブナノメートルの分解能で測定することができます。

 

 

この新しい技術は物体の形をもたないのではなく、その特徴に関する間接的なインターフェースを可能にする2つの異なる光線の熱が交わることによって画像を作ります。極端な条件下で、従来のイメージングシステム内に守られたゆがみ(全てでなない)を取り除き、ピコ秒(10-12秒)の時間スケールで、スクランブルされた信号を復元することができます。

 

 

ガス分子はほとんど散らばっているので、少量で透過光のみ変えることができます。それゆえ、探知するのに超高感度の検出器と強力な光源を必要とします。

 

 

単一の波長信号を見極める従来のイメージング手法とは違い、ゴーストイメージング方法は複数の波長で形成されている統合された信号を探知できます。そのため、超高感度の検出器と強力な光源を必要としないのです。

 

 

つまり、スペクトル画像(物体の透過ペクトルや反射を含む)を2つの光線の相関によって作り出すのです。 1本目の光線はプローブ基準となるランダムパターンを符号化し、もう1本の光線はサンプルを照射します。ゴーストイメージのスペクタル取得のための基準を作り出すため、著者は、連続するプラスのスペクトル間に発生するランダムな変動を利用しました。

そして、サンプルを通って変化した光線は、検出器によりスぺクタル分解なしで分析されます。

 

テスト

この新しい技術をテストするため、ペタンガスのスぺクタル画像を利用しました。これは正確にメタンの特徴を示す一連の離散吸収を再作成しました。彼らは結果を従来の直接分光法による測定と比較しました。どちらの結果も一致しました。現在、彼らは、スペクトルの変動を誘導するために、あらかじめプログラム可能な光源装置の実験を行っています。

 

これにより、スぺクタルパターン参照を調べる必要性がなくなります。また、彼らはこの技術を光コヒーレンス・トモグラフィー設定と結合させようとしています。これにより、組織を含む様々な生物学的サンプルから有害な光を照射することなく、機密データを抜粋することができるようになります。

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