科学家已经改进了一种气体嗅探装置，以便能够在不到半秒的时间内检测出有毒的毒素和爆炸物。

基于激光的方法可以是机场中的安全装置或监测环境中的污染物和毒素。 研究结果建立在研究人员去年开发的方法基础上，该方法可在大约四到五分钟内检测到气体

目前的设备，研究人员在Nature Photonics的一篇论文中描述，使用三个激光器来显着缩短检测时间。

“最大的优势在于，您可以使用更简单，更紧凑，更强大的设备进行此检测，同时，您可以更快地完成此检测，并且采集时间更短，”主要作者Steven说。密歇根大学物理学教授昆迪夫。

“这对于使设备实用至关重要。 如果您正在监控环境，那么由于环境的波动，您需要快速合理地完成。 你不想等五分钟才能弄清楚它里面是否含有毒素，“库迪夫说。
燃气'条形码'

气体具有激光可以读取的某些波长。 第一种装置使用称为“多维相干光谱”的方法，或MDCS，它使用超短激光脉冲来读取这些波长，如条形码。 气体的特定波长可识别气体的类型。

许多气体对于某些波长或颜色的光具有丰富的光谱 - 尽管“颜色”实际上可能是红外线，因此人眼看不到。 这些光谱使它们易于识别。 但是，当科学家试图识别混合物中的气体时，这就变得很困难。

在过去，科学家依靠检查他们对分子目录的测量，这个过程需要高性能的计算机和大量的时间。

Cundiff以前的方法使用MDCS和另一种叫做双梳光谱的方法，将检测时间缩短到4到5分钟。 频率梳是激光源，其产生由等间距锐利线组成的光谱。

这些线作为测量原子和分子的光谱特征的规则，以极高的精度识别它们。 在双梳光谱中，激光器以不同的模式发送光脉冲，以便快速扫描气体的指纹。

现在，Cundiff和研究员Bachana Lomsadze已经添加了另一层激光检测，以进一步削减检测时间，使用他们称之为“三梳光谱学”的方法。这也是研究人员首次展示三梳光谱学，库迪夫说。

研究人员增加了第三个激光器并将激光器配对软件，该软件可以编程激光器发出的光脉冲模式。 激光器彼此同步以产生光脉冲，使得激光器不断扫描以识别气体。
这个怎么运作

以下是它的工作原理：两个激光器以相同的方向发送光脉冲，并组合成一个光束。 该光束通过气体蒸汽，在光束通过蒸汽后，它与来自第三个激光器的光束结合。

然后，最终光束撞击信号检测器，该信号检测器测量气体混合物的光谱并识别气体。 虽然这个演示使用的是“家用”激光器，它不是特别紧凑或坚固，但是相当于市售的激光器尺寸约为10英寸×4英寸×2英寸。

与他们去年的工作类似，研究人员在含有两种铷同位素的铷原子蒸汽中测试了他们的方法。 两种同位素的吸收线之间的频率差异太小，无法使用传统的MDCS方法观察，但通过使用梳子，他们能够解析这些线并根据能量水平如何耦合到每个线来分配同位素的光谱。其他。 他们的方法是通用的，可以在不事先知道混合物的组成的情况下识别混合物中的化学物质。

Cundiff希望在现有的光纤技术中实现该设备，并用软件控制激光脉冲。 这样，软件可以适应特定的环境。

“这是迈向软件可重构光谱学目标的一步，”Cundiff说。 “这类似于软件可重配置无线电技术，其中相同的硬件可以用于不同的应用，例如手机或FM接收器，只需加载不同的软件即可。”

资料来源： 密歇根大学