【儀表網 儀表研發】12月21日來自美國弗吉尼亞州漢普頓的消息稱，一種用于行星探索的緊湊型光譜儀器已經開發出來。該系統被稱為定位超小微型拉曼(SUCR)儀，能夠以10微米的分辨率在幾厘米(2-20厘米)范圍內檢測和鑒定礦物質、有機物和生物材料。該主動遙感系統由一個532納米激光器和一個微型光譜儀構成。
圖由NASA蘭利研究中心的M. Nurul Abedin提供。
SUCR儀器結構緊湊，比其他微型拉曼儀器快得多，采用之前在夏威夷大學開發的直接耦合拉曼系統設計，可在日光下對距離儀器100米遠的樣品進行遠程化學檢測(Spectrochim Acta A 2005)。夏威夷大學的緊湊型儀器將所有光學元件直接連接到光譜儀上，與光纖耦合拉曼系統相比，由于信號損失較少，系統的性能得到了顯著的提高。
為了研發SUCR儀器，NASA Langley研究中心和夏威夷大學的研究人員修改了之前開發系統的采集光學系統，以獲取距離該儀器更近的樣品的光譜。研究人員還通過使用長16.5厘米，寬11.4厘米，高12.7厘米的微型光譜儀，減少了系統的占地面積。
美國宇航局蘭利研究中心和夏威夷大學的研究人員開發了一種新的微型拉曼光譜儀器可以搜尋其他行星上的生命。圖為來自Old Dominion大學的學生Derek Davis研究該儀器時的照片。由NASA蘭利研究中心的M. Nurul Abedin提供。
美國宇航局研究人員M. Nurul Abedin表示：“我們必須確保儀器非常小巧輕便，以便它能夠搭載一個小型、節省燃料的太空船，實現九個月的火星旅程或六年的歐洲之旅。該儀器還必須可以和搭載在流動站或著陸器上的其他儀器配合使用，并且不受其他行星上惡劣輻射條件的影響。”
在室內光照條件下，研究人員使用SUCR分析了可能與其他行星(包括硫磺、萘、混合樣品、大理石、水、方解石礦物質和氨基酸)的生命有關的礦物質和有機化合物。
研究人員采用將緊湊型脈沖激光通過焦距為100 毫米的柱面透鏡的方式，成功測量了距離儀器10 厘米的樣品的拉曼光譜，分析面積為17.3微米x 5毫米。 采用60毫米焦距的柱面透鏡，在距離6厘米的樣品處實現了10-微米的分辨率。
Abedin說：“我們現在正在試圖通過掃描來擴大分析區域。由于系統具有較高的速度，我們認為能夠在一分鐘內創建5 x 5 mm區域的拉曼光譜圖。若采用傳統的微型拉曼系統做這件事則需要幾天的時間。”
研究小組報道說，相較于以前的微型拉曼光譜儀器新儀器進行了一些改進，需要在分析和測量之前收集樣品，以便在黑暗中進行。傳統的微拉曼儀器也容易受到天然礦物質熒光的干擾。
Abedin說：“現有系統的局限性在于從火星飛行任務中獲得的樣本數量和信息量會顯著降低。我們精心設計了我們系統的光學系統，以便在日光條件下進行快速分析，并生成高強度的拉曼信號，從而不像傳統系統那樣容易受到干擾。”
Abedin表示，SUCR系統未來可用于生物醫學、食品分析以及其他無需將樣品送至實驗室即可從快速化學分析中受益的應用。
下一步，研究人員計劃在模擬火星和其他行星上發現的環境中測試SUCR儀器。然后他們將開始驗證過程，以證明該設備可以在目前發現的太空條件下準確運行。
該研究發表在Applied Optics，OSA出版物，光學學會出版( doi：10.1364 / AO.57.000062)。
(原文標題：用于輔助尋找地外生命的光譜儀器)
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