香港文匯報訊（記者 鍾健文）香港中文大學研究團隊研發全球首個雙光梳光熱光譜儀（DC-PTS）。該光譜學研究證實了相關技術能夠在1毫秒（千分之一秒）內完成多種氣體測量。光譜儀靈敏度極高，可檢測低濃度氣體，有助開闢更多氣體傳感技術的應用，包括有毒氣體測量，以及新冠肺炎生物標誌物在內的呼氣成分分析等，相關成果已於學術期刊《自然·通訊》刊登。
激光光譜氣體傳感技術可廣泛應用於氣體測量，其中所使用的光源直接影響寬波段氣體測量，是傳感器分辨率和靈敏度的決定因素，而光學頻率梳（optical frequency comb）是一種可應用於高精密光譜測量的新型光源，可以同時發射一系列相等頻率間隔的相干梳狀鐳射線，但傳統頻率梳光譜技術往往依賴高階光譜儀或光電探測器來分辨梳齒，以及龐大的測量氣室以獲得足夠的檢測靈敏度，限制了其在實驗室外的應用潛力。
以氣體折射率知成分
對此，中大機械與自動化工程學系副教授任偉團隊，與中國科學院長春光學精密機械與物理研究所合作，提出以DC-PTS技術提升氣體傳感。他們利用兩組頻率梳同時發射相近但不同頻率的光束，當光束同時通過載有氣體樣本的空心光纖時，會造成一種名為「外差干涉」的光學現象，產生拍頻信號，氣體吸收會引起光熱效應，從而改變氣體折射率。
團隊利用儀器測量不同頻率的折射率調變，藉此獲得精確的光譜信息及得知氣體樣本的成分。
目前，DC-PTS能同時檢測多種氣體，包括阿摩尼亞（氨）、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫和碳氫化合物等，並可實現ppm級的氣體探測靈敏度。而人體呼氣成分分析亦是DC-PTS技術中一項極具潛力的應用例子，例如檢測呼吸樣本中與病毒感染相關的化合物，DC-PTS可以在寬光譜波段範圍內提供更靈敏和更快的化學分析，能有助得出更精確的測試結果。
任偉表示，這是全球首個DC-PTS研究，該高精密光譜技術有助日後實現多達數十到數百種的氣體測量，團隊正積極研發DC-PTS在呼氣成分分析的應用，尤其是開發新冠肺炎呼吸測試和化學分析儀，幫助解決當前的疫情和未來的公共衞生緊急情況。
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