裸露的水射流是检测污染物的更好方法

光学学会用于微流体传感器的新颖设计使用无限制水流,以更简单,更便宜的方式测试危险化学品和细菌当您通过被某些有机化学物质和细菌污染的水照射紫外线(UV)时,污染物可测量地吸收紫外线然后将其重新发射为可见光

当今许多用于测试水的更先进的设备都是为了利用这种污染物的荧光特性而建造的

但是水在这些设备中通过的通道的壁会产生背景噪音,这使得难以获得清晰的读数

今天在光学学会(OSA)的开放获取期刊Optics Express上报道,意大利的研究人员开发了一种污染物检测器,它可以放弃通道,而不是用管或管道限制的狭窄水流

裸露的水射流兼作样品和收集设备,提供了一种简单,便宜,便携的新工具,用于分析在研究项目ACQUASENSE框架内开发的液体

“这种传感器的创新方面与用于收集光线的简单而棘手的方式有关,”国家研究委员会(CNR)环境电磁传感研究所(IREA)的Gianluca Persichetti表示

意大利

典型的微流体检测器依靠狭窄的通道来保持和控制水样中的荧光有机化合物

但照亮水中细菌和化学物质的激光也照射在通道壁上,在那里它散射并模糊了荧光污染物与其背景之间的区别

墙壁上的磨损也会削弱使用这些仪器进行测量的可靠性

为了解决通道墙造成的问题,由罗密欧贝尼尼领导的集团的Persichetti和他的同事们决定放弃他们

在他们的新技术中,他们以1.4米/秒的速度将水样泵送通过喷嘴,产生直径小于1毫米的窄流

然后,他们将紫外激光照射到暴露的水射流上

由污染物和细菌产生的荧光在周围反射并被捕获在射流内部,射流充当波导,隧道将光引导通过流

Perisichetti表示,激光本身是背景噪声的来源,可以使信号云,因此研究人员通过以垂直于水流的角度发射激光束,最大限度地减少了被困在射流中的激光光量

在行进了16毫米的总距离 - 不超过手指的宽度 - 射流进入一个包含光纤的小管道,该光纤收集荧光信号

水被泵回以通过喷嘴再循环,使仪器可以长时间分析一小部分样品

研究人员用不同数量的地下水主要污染物测试了他们的设备 - 土壤污染物如苯,甲苯和二甲苯(统称为BTX)和多环芳烃(PAH),它们是危险的致癌化学物质

焦油和石油

Persichetti和他的同事们发现该设备极其敏感:它可以检测到的污染物水平甚至低于环境保护署(EPA)允许的污染物水平

该仪器还可以检测枯草芽孢杆菌(Bacillus subtillus),一种类似于引起炭疽病的无害细菌

目前的设备配有称为分光光度计的仪器,可以测量特定化学品的光学特征

为了使设备更便宜,更小,以便将来在水安全测试中实现商业化,研究人员计划用发光二极管(LED)替换激光器,并用更简单,更便宜的设置替换分光光度计,包括用于去除不需要的背景光的滤光器,以及将光转换为电能以检测信号的光电二极管

除了水安全应用,Persichetti说,未来的仪器可以设计更复杂的传感器,以区分各种化学品或细菌细胞进行生物和医学研究

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