🛑 یه تکنولوژی انقلابی برای نجات اقیانوس‌ها: لیزر که پلاستیک‌ها رو از دور شناسایی می‌کنه!

یه سامانه‌ی جدید لیزر-لیدار تصویربرداری رامان برای شناسایی پلاستیک‌ها اومده

محقق‌ها یه سیستم جدید لیزر-لیدار تصویربرداری رامان هایپرسپکترال ساختن که می‌تونه از راه دور انواع پلاستیک‌ها رو شناسایی کنه. این تکنولوژی می‌تونه به حل مشکل بزرگ آلودگی پلاستیکی توی اقیانوس‌ها کمک کنه و ابزارهای بهتری برای نظارت و بررسی ارائه بده. آلودگی پلاستیکی داره بدجوری اکوسیستم‌های دریایی و زندگی مردم رو تهدید می‌کنه و روی صنایعی مثل ماهی‌گیری، گردشگری و حمل و نقل اثر می‌ذاره، این‌ها رو توشیرو سُمِکاوا، سرپرست تیم تحقیقاتی از مؤسسه‌ی فناوری لیزر تو ژاپن، گفت. اون اضافه کرد: برای اینکه بتونیم محیط زیست دریایی رو مدیریت و ازش محافظت کنیم، باید اندازه، غلظت و پراکندگی زباله‌های پلاستیکی رو ارزیابی کنیم، اما روش‌های آزمایشگاهی سنتی معمولاً وقت‌گیر، پرسنل‌بر و گرون تموم می‌شن.

معرفی سامانه‌ی جدید

توی مجله‌ی Optics Letters از گروه انتشاراتی Optica، محقق‌ها سیستم جدیدشون رو توضیح دادن که جمع و جوره و برای مصرف کم انرژی بهینه شده، واسه همین برای استفاده تو پهپادها خیلی خوبه. اونا نشون دادن که این سیستم می‌تونه پلاستیک‌ها رو از فاصله‌ی ۶ متری شناسایی کنه و میدان دید نسبتاً وسیعی داره، ۱ میلی‌متر در ۱۵۰ میلی‌متر. یه پهپاد که به این حسگر لیدار مجهز باشه، می‌تونه برای ارزیابی زباله‌های پلاستیکی دریایی چه روی خشکی و چه توی دریا استفاده بشه و راه رو برای تلاش‌های هدفمندتر در زمینه‌ی پاکسازی و جلوگیری باز کنه، سُمِکاوا گفت. این سیستم می‌تونه برای کارهای دیگه‌ی نظارتی هم استفاده بشه، مثل شناسایی نشت گازهای خطرناک.

شناسایی از راه دور

قبلاً محقق‌ها یه سیستم نظارتی بر اساس تکنیک لیدار رامان فلش نشون داده بودن که توی اون فیلترهای باندپس برای شناسایی به صورت متوالی با هر هدفی که اندازه‌گیری می‌شد، تنظیم می‌شدن. ولی این تکنیک برای شناسایی پلاستیک‌های دریایی عملی نیست، چون عوض کردن فیلترها باعث می‌شه اندازه‌گیری و شناسایی سه‌بعدی سریع انجام نشه. گروه‌های تحقیقاتی دیگه هم دارن استفاده از تصویربرداری رامان هایپرسپکترال رو برای نظارت بر آلودگی پلاستیکی بررسی می‌کنن.

ترکیب طیف‌سنجی رامان با تصویربرداری برای شناسایی مواد شیمیایی

این تکنیک، طیف‌سنجی رامان رو با تصویربرداری ترکیب می‌کنه تا اطلاعات شیمیایی فضایی رو از کل نمونه به دست بیاره و نقشه‌های دقیقی از ترکیب و ساختار مولکولی بسازه. ولی تصویربرداری رامان هایپرسپکترال سنتی فقط می‌تونه اهدافی رو که نزدیک دستگاه هستن، شناسایی کنه. برای شناسایی از راه دور، محقق‌ها لیزر لیدار رو با طیف‌سنجی رامان هایپر ترکیب کردن تا فاصله رو اندازه‌گیری کنن.

این کار رو با ساختن یه سیستم نمونه‌سازی انجام دادن که شامل یه لیزر سبز پالس‌دار با طول موج ۵۳۲ نانومتر برای اندازه‌گیری لیدار و یه طیف‌سنج تصویربرداری دو بعدی که به CCD تقویت‌شده (ICCD) مجهز شده بود. سیگنال رامان که از یه هدف دور برمی‌گشت، به شکل یه خط عمودی شناسایی شد و اطلاعات هایپر طیفی موجود در هر نقطه به صورت افقی ثبت شد. استفاده از دوربین ICCD که می‌تونه تو مقیاس زمانی نانوثانیه کار کنه، برای اندازه‌گیری لیدار رامان با دقت خیلی بالا ضروری بود.

تصویربرداری رامان با تفکیک رنج

سومکاوا گفت: “ما سیستممون رو طوری طراحی کردیم که هم‌زمان تصاویر و اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی رو به دست بیاریم.” اون اضافه کرد: “چون طیف رامان برای هر نوع پلاستیک متفاوته، اطلاعات تصویربرداری می‌تونه برای فهمیدن پراکندگی فضایی و نوع زباله‌های پلاستیکی استفاده بشه و اطلاعات هایپر طیفی رو می‌شه از اهداف تو هر فاصله‌ای به دست آورد، چون لیزر پالس‌دار اندازه‌گیری با تفکیک رنج رو ممکن می‌کنه.”

محقق‌ها سیستم نمونه‌سازیشون رو روی یه نمونه‌ی پلاستیکی که شامل یه ورق پلی‌اتیلن در بالا و یه ورق پلی‌پروپیلن در پایین بود، آزمایش کردن. از فاصله‌ی ۶ متری، سیستم تونست طیف‌های مخصوص هر پلاستیک رو به دست بیاره و تصاویری از پراکندگی عمودی پلاستیک‌ها تولید کنه. محقق‌ها می‌گن که اندازه‌ی پیکسل تصویربرداری ۰.۲۹ میلی‌متر با دوربین ICCD از فاصله‌ی ۶ متری نشون می‌ده که زباله‌های کوچک پلاستیکی رو هم می‌شه با استفاده از سیستم تصویربرداری رامان هایپر اندازه‌گیری و بررسی کرد.

مرحله‌ی بعدی اینه که محقق‌ها می‌خوان از سیستمشون برای نظارت بر میکروپلاستیک‌ها که توی آب شناورن یا غوطه‌ورن، استفاده کنن. این کار باید ممکن باشه چون نور لیزر با طول موج حدود ۵۳۲ نانومتر به خوبی از آب عبور می‌کنه و شناسایی بهتر تو محیط‌های آبی رو ممکن می‌کنه.

“`