ساخت آشکارسازهای نوری حساس به موقعیت تابش برای سدها و پل‌ها

*Ghazale* · 16/8/19

ساخت آشکارسازهای نوری حساس به موقعیت تابش برای سدها و پل‌ها

پژوهشگران دانشگاه تهران با استفاده از نانوساختار دوبعدی موفق به ساخت آشکارسازهای نوری شدند که از آن می‌توان در آشکارسازهای حساس به موقعیت در هم‌ترازسازی صنعتی و نیز در سازه‌های مهندسی از قبیل سدها و پل‌ها بهره برد.

به گزارش ایسنا دکتر یاسر عبدی، دانشیار دانشکده فیزیک دانشگاه تهران، با بیان اینکه آشکارسازهای رایج نوری نسبت به روشن یا خاموش بودن منبع نوری حساسیت دارند، گفت: این در حالی است که آشکارسازهای حساس به موقعیت (Position-Sensitive Detectors ) یا (PSD) جزو آشکارسازهای پیشرفته‌ اپتوالکترونیکی هستند که علاوه بر روشن و خاموش بودن منبع نور، نسبت به محل تابش نور نیز حساس هستند. بر این اساس با کمک آشکارسازهای حساس به موقعیت می‌توان محل تابش نور بر روی یک سطح را با دقت بسیار زیادی مشخص کرد.

وی ادامه داد:‌ در این پژوهش، ما با استفاده مواد نانوساختار در قالب سازه‌های ساندویچی نامتقارن موفق به ساخت آشکارسازهای حساس به موقعیت در ناحیه‌ مادون قرمز شدیم. پیکربندی یکپارچه، سیگنال خروجی پیوسته، رزولوشن بسیار بالای فضایی (تا چند آنگستروم)، سادگی اتصالات الکترودی و عدم نیاز به مدار ثانویه برای تحلیل سیگنال خروجی از مزایای اصلی این آشکارساز است.

عبدی، کاربرد اصلی موقعیت‌سنج‌های اپتیکی را در اندازه‌گیری‌های غیرتماسی دانست و یادآور شد: این ابزار به‌ویژه در اندازه‌گیری ارتعاشات در سدها و پل‌ها، بینایی رباتیکی، هم‌ترازسازی صنعتی (industrial alignment) و اندازه‌گیری جابجایی‌های کانتی‌لیور (اهرم) در میکروسکوپ نیروی اتمی کاربرد گسترده‌ای دارند.

این محقق در خصوص مواد به‌کار رفته در ساخت این آشکارساز، توضیح داد: در این آشکارساز، از نانوورقه‌های دی‌سولفیدن مولیبدن به‌عنوان قسمت میانی ساختار ساندویچی استفاده شده که ضریب جذب بالای نانو ورقه‌ها در ناحیه‌ مادون قرمز، نقشی بنیادین در عملکرد آشکارساز حساس به موقعیت دارد. همچنین در قسمت زیرین آشکارساز نیز از نانوصفحات اکسید گرافن کاهیده استفاده شده‌است که به دلیل رسانندگی بالا، تأثیر بسیار زیادی در سرعت پاسخ و بازیابی آشکارساز دارد.

عبدی در خصوص تفاوت اصلی این آشکارساز نسبت به نمونه‌های موجود گفت: ساختار پیشنهادی و معماری اپتوالکترونیکی به کارگرفته شده در ساخت این آشکارساز، نقطه‌ تمایز آن با سایر آشکارسازهای رایج حساس به موقعیت است. در این معماری، فرآیندهای جذب نور و ترابرد حامل‌های اضافی به‌واسطه‌ مواد مجزایی صورت می‌گیرد و از این‌رو پاسخ‌دهی آشکارساز به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یافته است.

این عضو هیات علمی دانشگاه تهران با بیان اینکه این آشکارساز در مقیاس آزمایشگاهی تولید شده است، اظهار کرد: لازم است تا تحقیقات بیشتری در زمینه‌ بهینه‌سازی مواد مورد استفاده در ساختار ساندویچی صورت گیرد. اما با توجه به آنکه این آشکارساز نسبت به نمونه‌های رایج و هم‌ردیف‌ خود عملکرد بهتر و بازدهی بیشتری دارد، در صورت سرمایه‌گذاری مناسب می‌توان طرح را به مقیاس صنعتی نیز گسترش داد. همچنین از دیگر اولویت‌های مهم برای تجاری‌سازی این محصول سهولت دسترسی به مواد اولیه و کاهش هزینه‌های تولید است.

این طرح از سوی دکتر یاسر عبدی عضو هیأت علمی، محمد جوادی دانشجوی دکتری فیزیک حالت جامد و مهدیه غلامی دانشجوی کارشناسی ارشد فیزیک دانشگاه تهران اجرایی و نتایج آن در Journal of Materials Chemistry C با ضریب تأثیر ۵.۹۸ منتشر شده‌ است.