Gıdaların Spektral Analizinde Video Hızında Görüntüleme Keşfedildi

İlk kez araştırmacılar, son derece ayrıntılı hiperspektral görüntüler elde etmek için çift taraklı spektroskopi olarak bilinen gelişmiş bir analitik teknik kullandılar. Yüksek hassasiyet ve hıza sahip bir sahnede her piksel için tam bir bilgi spektrumu elde edildi. Yeni yaklaşım kimyasal analiz ve biyomedikal algılama gibi çok çeşitli bilimsel ve endüstriyel uygulamaları büyük ölçüde geliştirebilir.

İspanya’daki Universidad Carlos III de Madrid’den araştırma ekibi lideri Pedro Martín-Mateos, “Çift taraklı spektroskopi, benzersiz spektral çözünürlük ve doğruluk ile hareketli parça olmadan kısa çekim süreleri sağlayarak optik spektroskopide devrim yarattı.” Dedi. “Yeni doğrudan hiperspektral çift taraklı görüntüleme yaklaşımımız, mevcut çift taraklı sistemin nokta algılama özelliklerinin çoğunu, tüm sahnenin spektral bir görüntüsünü oluşturmak için genişletmeyi mümkün kılacak.”

Doğal ve Güvenilir Gıda’nın adresi Zahirepazari.com sayesinde Eve Misafir Çağırmak Çok Kolay

Çift taraklı spektroskopi, tarakta ki dişler gibi  yerleştirilmiş bir renk spektrumu veya frekans yayan optik frekans tarakları olarak bilinen iki optik kaynak kullanır. Optik Derneği’nin yüksek etkili araştırma dergisi Optica’da bildirildiği gibi , ilk kez bir çift kamera spektrumu doğrudan bir video kamera kullanılarak tespit edildi.

2D teknolojilerinin yanı sıra bu spektral sistemde üç boyutlu bulgulara odaklanıla biliyor. Hızlı spektral sorgulama imkanı veren sistem çift tarama sayesinde yakalama süresini kısaltıyor ve dinamik süreç verileri üzerine çalışma imkanı sunuyor.

Her ne kadar çalışma kızılötesine yakın dalga boyları kullanılarak yapılsa da, araştırmacılar bu konseptin olası spektral bölgelere kolayca aktarılabileceğini ve olası uygulamaların sayısını artırabileceğini söylüyor.

Özellikle, terahertz ve milimetre dalga spektral bölgelerine yaklaşımın genişletilmesi, gıda, tarım ve ilaç endüstrilerinde tahribatsız test ve ürün denetimi için birçok yeni fırsat açacaktır. Kızılötesinin ortasında ve kızılötesine yakın bölgelerde, kimyasal görüntüleme, 3D haritalama ve yüzey topografya teknolojilerinin performansını da artırabilir.


Video hızı algılama

Çift taraklı spektrometreler, birbirine yakın iki optik frekanstan gelen ışığı engelleyerek çalışır. Bu karıştırma işlemi, tipik olarak onlarca megahertz (saniyede milyon kez) hızında, en hızlı video kameralarla bile yakalanamayacak kadar hızlı bir interferogram olarak bilinen bir sinyal üretir.

Martín-Mateos, “Sistemimiz tarafından oluşturulan interferogramları bir video kamera kullanarak ikili tarama parazit sinyalinin algılanmasını mümkün kılmak için bir saniyeye kadar uzattık.Bu, sadece bir nokta yerine tüm sahnenin spektral analizine izin verir.” şeklinde açıklıyor.

Bunu yapmak için araştırmacılar, çoğunlukla optik fiber bileşenlerden yapılmış çok basit bir elektro-optik çift tarak kaynağına dayanan bir sistem kurdular. İki akustik optik modülatörün kullanılması, ultra yavaş interferogramlar oluşturmak için optik tarakları keyfi olarak düşük bir frekansla dengelemelerine izin verdi.

Araştırmacılar, yeni yöntemi bir şişeden kaçan amonyak gazının hiperspektral görüntülerini elde etmek için kullandılar. Saniyede 25 kare video hızında 1 GHz (0.0033 cm-1) optik çözünürlük elde ettiler ve her kare 327,680 ayrı spektral ölçüm içeriyordu. Araştırmacılara göre, elde ettikleri çözünürlük, farklı gazlar arasında kolay ayrım yapılmasına izin veriyor ve mevcut ticari ekipmanlardan 100 kat daha iyi.

Bu sistem farklı gazları kolayca tanımlamamızı ve ayırt etmemizi sağlayacak. Bu ilk deneysel gösterimde gösterilen çözünürlük, mevcut ticari ekipmandan çok daha iyi veriler ve görüntüler sağlamakta.

Martín-Mateos, “Sadelik sistemin temel güçlerinden biridir.” Dedi ve “Kusursuz çalıştı ve herhangi bir optik laboratuvarında uygulanabilir.” şeklinde açıkladı.

Çalışma, tarım ve gıda ürünlerinin incelenmesi, kalite kontrolü ve sınıflandırılması için elektromanyetik spektrumun terahertz bölgesini kullanan hızlı bir hiperspektral görüntüleme sistemi geliştirmeyi amaçlayan ATTRACT girişimi (Horizon 2020) tarafından finanse edilen daha büyük bir projenin parçasıdır. Araştırmacılar şimdi bu spektral bölgedeki yöntemi göstermek için bir terahertz çift tarak kaynağı geliştirmek için çalışıyorlar.



Dergi Referansı

Pedro Martín-Mateos, Farid Ullah Khan, Oscar Elías Bonilla-Manrique. Direct hyperspectral dual-comb imagingOptica, 2020; 7 (3): 199 DOI: 10.1364/OPTICA.382887

Kaynaklar

Osa.org
Sciencedaily.com