Akoestische miniatuursensor detecteert strijdgassen op ppb-niveau

In opdracht van het Amerikaanse leger wordt gewerkt aan een sensor die een tiental chemische wapens binnen 45 seconden kan detecteren. De techniek is rond en de bouw van het eerste echte prototype kan beginnen, zo meldt het Pacific Northwest National Laboratory.

De gebruikte techniek heet Quartz Laser Photo-Acoustic Sensing, kortom QPAS. Een gasvormig monster wordt aangestraald met een gepulst infraroodlasertje (Quantum Cascade Laser, QCL), met een specifieke golflengte tussen 3 en 12 micrometer die door een bepaald gifgasmolecuul wordt geabsorbeerd. Dat veroorzaakt een akoestisch signaaltje dat weer wordt opgepikt door een miniatuur stemvorkje, gemaakt van kwarts.

De onderzoekers hebben het uitgeprobeerd met diisopropylmethylfosfonaat (DIMP), een verbinding die sterk lijkt op sarin. De sensor detecteerde dit op sub-ppb-niveau, wat is vergeleken met één druppeltje dat je laat verdampen in twee wedstrijdzwembaden.

Door een aantal lasers en stemvorken naast elkaar te zetten, afgestemd op verschillende golflengtes, kun je met één detector naar meerdere gassen tegelijk zoeken. En omdat die componenten maar een paar millimeter groot zijn, kun je er veel kwijt in een klein doosje. Er ligt een ontwerp voor een prototype met 10 sensoren, dat inclusief batterij niet groter wordt dan 30 bij 30 bij 15 cm en slechts 7 kilo weegt.

bron: PNNL