Işık yayan ve özelliklerini analiz eden çok amaçlı cihazlar olan optik spektrometreler kullanılarak çok çeşitli elektromanyetik frekanslar ölçülebilir. Bu araçlar, tıbbi teşhise yardımcı olmak, biyolojik sistemleri incelemek ve malzemeleri karakterize etmek dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere çok çeşitli potansiyel kullanım alanlarına sahiptir.
Geleneksel spektrometre tasarımlarında karmaşık temel mekanikler ve yüksek teknolojili optik bileşenler yaygındır. Sonuç olarak, tipik olarak hantal ve maliyetlidirler, bu da tıp merkezleri, laboratuvarlar ve üniversiteler gibi özel ortamların dışındaki uygulamalarını ciddi şekilde kısıtlar.
Sonuç olarak, bir dizi elektronik mühendisi son yıllarda daha küçük, daha ucuz ve belki de kullanımı daha kolay olan optik spektrometreler üzerinde çalışmaktadır. Bu cihazlar genellikle bilgisayar yöntemleriyle birlikte dizilmiş geniş bant fotodetektörler kullanılarak ya da geleneksel daha büyük spektrometrelerle aynı fikir takip edilerek üretiliyor.
Hong Kong Çin Üniversitesi ve diğer Çin enstitüleri mikro boyutlu, taşınabilir ve ucuz yeni bir optik spektrometre geliştirmiş ve üretmiştir. Nature Electronics’te yayınlanan bir araştırmada açıklandığı üzere, önyargı ayarlı spektrum tepkisine sahip organik bir fotodedektör bu alternatif spektrometrenin temelini oluşturuyor.
Xie He, Yuanzhe Li ve diğerleri çalışmalarında potansiyel giyilebilir ve taşınabilir optik spektrometreleri tartıştılar. Bu tür cihazlar genellikle karmaşık minyatürleştirilmiş dağıtıcı optikler veya farklı spektrum yanıtları veren fotodedektör dizileri kullanır. Ancak bu yöntemler sıklıkla birkaç santimetre boyutunda sistemler üretmektedir. Bu yazıda, optik ara parçalar içeren fotomultiplikasyon tipinde öngerilim ayarlı spektrum yanıtlı organik fotodedektör kullanan minyatür bir optik spektrometre tanıtılmaktadır.
Fotodiyotlarda fototaşıyıcı üretiminin dalga boyuna bağlı konumunu kontrol etmeye yönelik yeni bir yaklaşım, bu araştırmacıların geliştirdiği optik spektrometrenin temelini oluşturmaktadır. Bu yöntem, bir arka yansıtıcı, bir optik ara parça ve şeffaf bir arka temas kullanan üç katmanlı bir temasa dayanmaktadır.
Bir organik üçlü yığın heterojonksiyonu, bir Schottky diyot ve bu kontak, bir PM-OPD veya foto-çoğaltma tipi organik fotodedektör oluşturmak için bir araya getirildi. Fotodetektör verileri kaydettikten sonra bir yeniden yapılandırma programı verileri işledi.
He, Li ve meslektaşları, bir dizi ön gerilim altında toplanan foto akımları kullanarak, gelen ışık spektrumunu hesaplamalı olarak yeniden oluşturabildiler. Aygıt, görünür dalga boyunun tamamında 5 nm’nin altında bir hassasiyetle çalışabiliyor ve 0,0004 cm2’lik bir ayak izine sahip.
Araştırmacılar yaptıkları bir dizi deneyle, minyatür optik spektrometrelerinin beklentileri aştığını ve görünür spektrumun tamamında (~400-760 nm) 5 nm’nin altında bir çözünürlükle çalıştığını belirlediler. Hiperspektral görüntüleme (elektromanyetik spektrum boyunca bilgi işleyerek belirli nesnelerin benzersiz spektral imzalarını tespit edebilen bir yöntem) için 8 x 8 spektroskopik sensör dizisi, sistemlerinin potansiyelini daha da ortaya koydu.
Gelecekte, belki de bu çalışmada sunulan yeni yaklaşımdan esinlenerek, diğer benzer mikro boyutlu ve daha ucuz optik spektrometreler geliştirilebilir. Bu cihazların daha da geliştirilmesi, sağlık hizmetleri ve bilimsel araştırmalarda en son teknolojik ilerlemelere yol açabilir.
Kaynak: techxplore
