مطيافية امتصاص الغاز في الأوساط المشتتة

من المعروف أن التداخل البصري غالبًا ما يمثل مشكلة رئيسية في مطيافية الغازات القائمة على الليزر. ^{[ 2 ] [ 3 ]} في مطيافات الغازات التقليدية القائمة على الليزر، ينشأ التداخل البصري من تأثيرات التداخل من نوع الإيتالون، على سبيل المثال، في المكونات البصرية (أو بينها) وخلايا الغاز متعددة المسارات. على مر السنين، بُذلت جهود كبيرة لمعالجة هذه المشكلة. يُعد التصميم البصري السليم مهمًا لتقليل التداخل منذ البداية (على سبيل المثال، عن طريق إمالة المكونات البصرية، وتجنب البصريات الناقلة، واستخدام طلاء مضاد للانعكاس)، ولكن لا يمكن تجنب أنماط التداخل تمامًا، وغالبًا ما يصعب فصلها عن امتصاص الغاز. نظرًا لأن مطيافية الغازات غالبًا ما تتضمن قياس نسب امتصاص صغيرة (تصل إلى 10⁻⁷ ⁾ ، فإن المعالجة المناسبة للتداخل أمر بالغ الأهمية. تشمل التدابير المضادة المستخدمة التصميم البصري المخصص، ^{[ 4 ]} وتعديل الليزر المصمم خصيصًا، ^{[ 5 ]} والتردد الميكانيكي، ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} ومعالجة الإشارة اللاحقة، ^{[ 10 ]} وتعديل العينة، ^{[ 8 ] [ 11 ] [ 12 ]} وتسجيل خط الأساس وطرح التداخل. ^{[ 13 ]}

في حالة نظام GASMAS، يُعدّ التداخل البصري مشكلةً عويصة. ^{[ 14 ]} ويرجع ذلك إلى التداخل الشديد من نوع التبقع الناتج عن تفاعل ضوء الليزر مع المواد الصلبة ذات التشتت العالي. ^{[ 9 ]} ونظرًا لأن هذا التداخل غير المنتظم يتولد في نفس مكان إشارة النظام، فلا يمكن إزالته بالتصميم. وتحدد الخصائص البصرية للمادة المسامية قيد الدراسة نمط التداخل، وغالبًا ما يكون مستوى التداخل أقوى بكثير من إشارات امتصاص الغاز الفعلية. وقد وُجد أن التذبذب الميكانيكي العشوائي (مثل تذبذب شعاع الليزر و/أو تدوير العينة) فعال في نظام GASMAS. ^{[ 9 ] [ 15 ]} ومع ذلك، يحوّل هذا النهج التداخل المستقر إلى ضوضاء عشوائية يجب حساب متوسطها، مما يتطلب أوقات تسجيل أطول. وقد يكون تسجيل خط الأساس وطرح التداخل مناسبًا في بعض تطبيقات GASMAS، كما هو الحال مع الطرق الأخرى المذكورة أعلاه.

انظر ^{[ 16 ] [ 17 ]}

انظر ^{[ 18 ]}

انظر ^{[ 19 ]}

انظر ^{[ 9 ] [ 15 ] [ 18 ]}

يُعبأ جزء كبير من الطعام الذي نستهلكه اليوم في عبوات متنوعة لضمان جودته وتسهيل نقله وتوزيعه. كثير من هذه العبوات محكمة الإغلاق، مما يجعل دراسة تركيب الغازات فيها أمراً صعباً دون إحداث ثقب. وفي كثير من الحالات، يكون من المفيد جداً دراسة تركيب الغازات دون إتلاف العبوة.

لعلّ أفضل مثال على ذلك هو دراسات كمية الأكسجين في عبوات الطعام. يتواجد الأكسجين بشكل طبيعي في معظم الأطعمة وعبواتها، فهو عنصر أساسي في الهواء. مع ذلك، يُعدّ الأكسجين أيضًا أحد أهم أسباب أو متطلبات شيخوخة المواد البيولوجية، نظرًا لدوره في زيادة النشاط الكيميائي والميكروبيولوجي. تُستخدم اليوم تقنيات مثل التغليف في جو مُعدّل (MAP) والتغليف في جو مُتحكّم به (CAP) لتقليل محتوى الأكسجين في عبوات الطعام والتحكم فيه، بهدف إطالة مدة صلاحيتها وضمان سلامة الغذاء. ولضمان فعالية هذه التقنيات، من المهم قياس تركيز الأكسجين (والغازات الأخرى) داخل هذه العبوات بانتظام. يوفر نظام GASMAS إمكانية القيام بذلك بطريقة غير مُتلفة، دون إتلاف أي طعام أو عبوات. من أهم مزايا قياس تركيب الغازات في العبوات غير المثقوبة: عدم إهدار أي طعام خلال عملية القياس، وإمكانية فحص العبوة نفسها بشكل متكرر على مدى فترة زمنية طويلة لرصد أي تغير في تركيب الغازات مع مرور الوقت. يمكن استخدام هذه الدراسات لضمان إحكام إغلاق العبوات، وكذلك لدراسة عمليات تلف الأغذية.

يحتوي الكثير من الطعام نفسه على غاز حر موزع في المسام الموجودة بداخله. ومن الأمثلة على ذلك الفاكهة والخبز والدقيق والفاصوليا والجبن وما إلى ذلك. كما يمكن أن يكون لهذا الغاز قيمة كبيرة للدراسة لمراقبة الجودة ومستوى النضج (انظر على سبيل المثال ^{[ 20 ]} و ^{[ 21 ]} ).

انظر ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}