توسعه حسگر یاقوت کبود با قابلیت تحمل دما و اشعه

محققان دانشگاه آکسفورد یک حسگر نوین ابداع کرده اند که از رشته های بسیار نازک یاقوت کبود ساخته شده و می تواند دمای بالا و اشعه های زیاد را تحمل کند.

به گزارش حلقه وصل به نقل از نیواطلس، این دستاورد راه حلی برای یک چالش ۲۰ ساله فراهم می کند و محققان سازنده آن معتقدند حسگر جدید را می توان در شرایط محیطی سخت در راکتورهای همجوشی هسته ای به کار برد و به جریان یافتن بیشتر هوا کمک کرد.

ابزاری که در این تحقیق ساخته شده که به نام حسگر FBG مشهور است که می توان از آن برای رصد مواردی مانند دما و فشار در سیستم های ارتباط نوری استفاده کرد.

این نوع حسگرها معمولاً به شکل فیبرهای اپتیکی سیلیکایی هستند، اما هنگامیکه در معرض دمای کمتر از هزار درجه سانتیگراد قرار می گیرند، با مشکل روبرو می شوند.

FBG های ساخته شده از فیبر یاقوت کبود در دمای بالاتر ثبات بیشتری دارند و در آزمایش ها قادر به تحمل ۱۹۰۰ درجه سانتیگراد بودند. به این ترتیب می توان از این حسگر در محیط های خشن مانند رصد توربین های گاز در موتور جت استفاده کرد. علاوه بر آن یاقوت کبود در مقابل اشعه ها مقاوم است و به همین دلیل برای استفاده در راکتورهای هسته ای و فضا نیز مناسب خواهدبود.

اما FBG های یاقوت کبود چالش خاص خود را دارند. این فیبرها بسیار ریز هستند و عرض آنها کمتر از نیم میلی متر است، اما این الیاف هنوز ضخیم تر از طول موج نور است و در نتیجه ممکن است نور تزریقی وارد طول موج های مختلف شود. از آنجایی که حسگر برای خواندن دما به یک طول موج خاص از نور بازتاب شده نیاز دارد، چنین رفتاری سیگنال را سردرگم می کند و در نتیجه حسگر بلااستفاده خواهد شد.

محققان برای اجتناب از این امر از لیزرهای فمتوثانیه برای حکاکی کانالی در طول فیبر یاقوت کبود استفاده کردند تا نور در یک مسیر مستقیم و باریک هدایت شود. قطر این کانال در حقیقت شیار به اندازه یک صدم میلی متر است. چنین اقدامی سبب شد حسگر FBG یاقوت کبود عمدتاً یک طول موج نور را منعکس کند.

حسگر فیبر یاقوت کبود در شکل فعلی، فقط یک سانتی متر طول دارد، اما محققان معتقدند توسعه نسخه هایی با طول چند متر کاملاً امکان پذیر است. به این ترتیب می توان دما را در سراسر یک موتور جت اندازه گرفت و در نتیجه حین پرواز اصلاحاتی برای بهبود شرایط موتور انجام داد.

منبع: مهر