近日，瑞士電子與微技術(shù)中心(CSEM)的研究人員開發(fā)了一種新型氣體傳感器，該傳感器體積小巧輕便，足以通過一個小型飛行器監(jiān)測船舶尾氣排放。且，已開展的首次對郵輪進行實時甲烷監(jiān)測被證明是成功的。
該設(shè)備使用中紅外超連續(xù)譜氣體光譜儀同時實時監(jiān)測移動船舶尾氣中的甲烷（一種強溫室氣體）和水蒸氣濃度。這可以幫助政府和行業(yè)了解船舶甲烷污染的范圍，并可能為減少這些排放的新方法提供信息。
該中心開發(fā)的傳感器依賴于一種新型空間相干中紅外光源，在電磁光譜區(qū)域，其中幾種污染物可以通過吸收光譜法檢測到。我們的系統(tǒng)可以同時測量多種氣體，但在本演示中，我們特別研究了不同來源的甲烷排放，來自CSEM的S.Chin稱道。
如前所述，光譜儀通過應(yīng)用光源并測量光如何與被測物體相互作用來測量氣體或物質(zhì)的化學(xué)成分。對于這項新工作，研究人員利用寬帶高亮度光源的最新進展開發(fā)了一種光譜儀，可以有效測量空氣中甲烷和其他氣體的化學(xué)紋理。
這種效率為新型光譜儀提供了高靈敏度，使其能夠可靠地區(qū)分甲烷和其他成分，并測量濃度低于百萬分之2(ppm)的正常背景水平的甲烷。
這項技術(shù)最令人感興趣的是寬帶超連續(xù)譜光源。由于其空間相干特性，它可以與樣品氣體混合物有很長的相互作用長度，從而將檢測限降低到痕量。
同時，它的大光譜覆蓋范圍允許研究人員在單個設(shè)備中同時檢測多種氣體，并通過檢查測量的吸收光譜來避免測量偽影。
大約1秒的刷新率使其成為與機載應(yīng)用兼容的快速探測器。這就像擁有一把瑞士軍刀：它在一個設(shè)備中取代了一系列單組分氣體探測器。
為了測試該光譜儀在飛行器中的使用情況，研究人員首先將該設(shè)備安裝在Zeppelin飛艇上，并在距離地面4米的儲瓶模擬甲烷泄漏附近飛行。當(dāng)Zeppelin飛艇在甲烷源附近飛行時，光譜儀檢測到甲烷升高，并在它飛離泄漏處時記錄到背景水平下降。
研究人員也將光譜儀安裝在一架直升機上，該直升機在沿著丹麥和瑞典之間的卡特加特海峽巡航的船只后面飛行。在該測試中，該設(shè)備成功且可重復(fù)地測量了來自幾艘船的大約20 ppm的甲烷排放水平，所有這些船都由LNG提供動力。該傳感器的測量結(jié)果與用作參考的商用甲烷傳感器的測量結(jié)果一致。該中心現(xiàn)在正致力于將超連續(xù)譜的光譜覆蓋范圍增加到10μm，以擴大系統(tǒng)可以測量的氣體列表。挑戰(zhàn)之一是需要加強光源。
