Kansainvälinen tutkijaryhmä on käyttänyt epätavallista haamukuvaukseksi kutsuttua kuvantamistekniikkaa kaasumolekyylin spektroskooppisten mittausten tekemiseksi. Uusi Tampereen teknillisen yliopiston, Itä-Suomen yliopiston ja ranskalaisen University of Burgundy Franche-Comtén tieteilijöiden lähestymistapa toimii laajalla aallonpituusalueella ja voisi parantaa ilmakehän kasvihuonekaasujen, kuten metaanin mittauksia.
Tutkijat raportoivat lähestymistapansa laajentavan haamukuvantamisen (Ghost imaging) tekniikkaa, jolla tuotetaan erittäin tehokkaita spektrisiä mittauksia esimerkiksi kaasumolekyylin kemiallisesta koostumuksesta.
Tekniikalla pystytään mittaamaan kasvihuonekaasu metaanin spektristä olemusta alle nanometrien resoluutiolla. Tämä saavutetaan käyttämällä haamukuvausta ja superjatkumovalolähdettä kaappaamaan näytteiden läpi välitettyä aallonpituusriippuvaista valoa.
Haamukuvantaminen tuottaa kuvia korreloimalla kahden valonsäteen voimakkuutta, jotka yksin eivät sisällä mitään oleellista informaatiota kohteen muodosta vaan antavat epäsuoria päätelmiä sen ominaisuuksista. Tämä lähestymistapa voi poistaa joitain tyypillisiä kuvantamisjärjestelmien aiheuttamia vääristymiä rankoissa ympäristöissä ja sitä on käytetty luomaan suuriresoluutioisia kuvia fyysisistä objekteista ja viime aikoina palauttamaan salattuja ultranopeita signaaleja pikosekuntien aikajaksoissa.
Kaasumolekyylit ovat usein harvassa ja täten muuttavat kokonaisvalon läpäisevyyttä vain hyvin vähän. Siten niiden havaitsemiseen tarvitaan yleensä voimakkaita valonlähteitä tai erittäin herkkiä ilmaisimia. Perinteisissä yhden aallonpituuden spektroskopiamenetelmissä takaisin palaava heikko valosignaali on myös edelleen jaettava eri aallonpituuksiin ilmaisun toteuttamiseksi.
- Tämä voi olla ongelmallista, kun signaali on erittäin heikko. Meidän menetelmä havaitsee kaikki aallonpituudet toisiinsa sekoittuneena ja luo siten paljon vahvemman signaalin, joka mahdollistaa herkemmät mittaukset, toteaa tutkimusta vetänyt Caroline Amiot.
- Koska tekniikkamme perustuu integroidun signaalin tunnistamiseen, joka sisältää monia aallonpituuksia, se mahdollistaa mittaukset vähemmän tehokkailla valonlähteillä ja aallonpituuksilla, joilla erittäin herkkiä ilmaisimia ei ole käytettävissä.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 12.10.2018
