Teknik Pencitraan Hantu Baru Meningkatkan Pengukuran Molekul Gas

• Metode pencitraan hantu baru mengukur gas mana yang ada di atmosfer dan berapa jumlahnya, dengan akurasi yang jauh lebih baik.
• Tidak memerlukan detektor yang sangat sensitif dan sumber cahaya yang kuat untuk bekerja.

Mengukur gas rumah kaca di atmosfer seperti karbon dioksida, metana, ozon, dan dinitrogen oksida sangat penting untuk mempelajari bagaimana perubahan jumlah gas ini memengaruhi perubahan iklim. Mereka diukur dengan terus menerus menggunakan peralatan stasioner dan satelit yang memantau konsentrasi saat ini, atau mengumpulkan sampel udara dalam labu dan kemudian menganalisisnya di laboratorium.

Sekarang, tim peneliti di University of Eastern Finland, Tampere University of Technology, dan University of Burgundy di Prancis, telah menemukan pendekatan baru untuk melakukan pengukuran spektroskopi berbagai molekul gas. Mereka menyebutnya teknik Pencitraan Hantu.

Dibandingkan dengan teknik pencitraan yang ada, pendekatan baru ini dapat mengungkap komposisi kimia molekul gas dengan akurasi yang jauh lebih baik. Dalam beberapa kasus, ini dapat memungkinkan identifikasi gas rumah kaca yang lebih sensitif.

Bagaimana Cara Kerjanya?

Pencitraan hantu beroperasi pada rentang panjang gelombang yang luas, meningkatkan pemantauan gas yang ada di atmosfer, termasuk metana dan karbon dioksida. Ia bekerja dengan sumber cahaya superkontinum (memancarkan pulsa dengan beberapa panjang gelombang) untuk mencitrakan cahaya berbasis panjang gelombang yang ditransfer melalui sampel udara, dan mengukur sidik jari spektral molekul gas dengan resolusi subnanometer.

Teknik baru ini menghasilkan gambar dengan mengasosiasikan intensitas 2 sinar berbeda yang tidak berisi data tentang bentuk objek tetapi memungkinkan antarmuka tidak langsung tentang karakteristiknya. Dalam kondisi ekstrim, ini dapat menghilangkan distorsi (tidak semua) yang diamati pada sistem pencitraan konvensional dan dapat mengembalikan sinyal acak pada picosecond (10 ⁻¹² detik) rentang waktu.

Karena molekul gas sebagian besar tersebar, mereka hanya mengubah cahaya yang ditransmisikan dengan jumlah yang kecil. Oleh karena itu, diperlukan instrumen yang sangat sensitif dan sumber cahaya yang kuat untuk mendeteksinya.

Referensi:Masyarakat Optik | doi:10.1364/OL.43.005025

Tidak seperti metode pencitraan konvensional yang mengidentifikasi sinyal dari satu panjang gelombang, teknik pencitraan hantu mendeteksi sinyal terintegrasi yang terdiri dari beberapa panjang gelombang. Oleh karena itu, ini berfungsi bahkan saat detektor yang sangat sensitif dan sumber cahaya yang kuat tidak tersedia.

Lebih khusus lagi, ini menghasilkan gambar spektral (yang berisi spektrum refleksi atau transmisi suatu objek) dengan mengkorelasikan 2 balok:balok pertama mengkodekan pola acak yang berperilaku sebagai referensi menyelidik sementara balok lainnya menerangi sampel. Untuk menghasilkan referensi yang penting untuk memperoleh 'gambar hantu' spektral, penulis menggunakan fluktuasi acak yang terjadi antara spektrum plus berurutan.

Kredit gambar:NASA

Kemudian berkas yang ditransfer melalui sampel dianalisis melalui detektor tanpa resolusi spektral. Setelah menghubungkannya dengan fluktuasi spektral referensi, mereka mendapatkan pandangan yang jelas tentang gambar spektral.

Pengujian

Untuk menguji teknik baru ini, mereka menggunakannya untuk menghasilkan gambaran spektral gas metana. Ini justru menciptakan kembali urutan garis penyerapan diskrit yang mewakili identitas metana. Mereka juga membandingkan hasilnya dengan pengukuran spektroskopi langsung tradisional:hasil dari kedua teknik sangat cocok.

Baca:Mikroskop Elektron Transmisi Sekarang Dapat Melihat Partikel Nano Dalam 4D

Saat ini, penulis sedang bereksperimen dengan perangkat sumber cahaya yang dapat diprogram sebelumnya untuk mengarahkan fluktuasi spektral. Ini akan menghilangkan kebutuhan untuk mengukur pola spektral referensi. Selain itu, mereka mencoba mengintegrasikan teknologi ini dengan penyiapan tomografi koherensi optik, yang memungkinkan mereka mengekstrak data sensitif dari berbagai sampel biologis, termasuk jaringan, tanpa memaparkan sampel ke sinar berbahaya.