Bioinspired Mode-Noise Suppressed Off-Axis Integrated Cavity for Rapid Dynamic Gas Detection

湍流 流量(数学) 干扰(通信) 气流 噪音(视频) 材料科学 制作 纳米技术 检出限 优化设计 领域(数学) 理论(学习稳定性) 模式(计算机接口) 机械 流体力学 极限(数学) 流量控制(数据) 体积流量 计算流体力学 生物系统 入口 纳米颗粒 涡流 声学 正常模式 光学 化学 微流控
作者
Lei Zhang,Xietao Wang,Xiangyu Luan,Hongyang Jin,Zixun Geng,Yi-shen Zhou,Kaiyuan Zheng,Chuantao Zheng,Zhiyong Chang
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acssensors.5c01516
摘要

An innovative off-axis integrated cavity (OAIC) mimicking the tail flagellum of bacteria is proposed to solve the problems of mode interference noise and slow gas exchange caused by the nonuniform gas-flow field in traditional OAIC with large inside airflow fluctuation. The design concept of such a cavity, named bioinspired mode-noise suppressed OAIC, for the first time combines cavity-enhanced spectroscopy with bioinspired design to our knowledge. By redesigning the gas inlets into a pair of bioinspired tangential inlets, the original turbulent flow is transformed into a tangential rotating flow that guides fluid in a manner similar to bacterial flagella. Multiobjective optimization based on a genetic algorithm is used to optimize the bioinspired OAIC parameters, creating an orderly and uniform fluid within the cavity and reducing laser-gas interaction noise. The bioinspired OAIC shows no significant increase in concentration fluctuations within the 200-1500 sccm flow range, with optical mode-noise level reduced by 2.54 times at 800 sccm. The complete gas exchange time is shortened to 12 s. Allan deviation analysis revealed that the detection limit of bioinspired OAIC reached 34.4 parts-per-trillion (ppt) with an average time of 13.5 s. The bioinspired OAIC demonstrates long-term stability in continuous high-airflow gas detection owing to suppressed airflow fluctuation and minimized mode noise. The proposed bioinspired design concept can also be applied to the fabrication of other resonant cavities for fluid measurement.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
满意飞鸟应助babao采纳,获得10
刚刚
清风发布了新的文献求助10
1秒前
流年发布了新的文献求助10
3秒前
___赵完成签到,获得积分10
6秒前
一朵约尔发布了新的文献求助10
7秒前
13秒前
14秒前
15秒前
Wsssss完成签到,获得积分10
15秒前
tammy发布了新的文献求助10
16秒前
儒雅友绿完成签到,获得积分10
16秒前
故意的天亦完成签到,获得积分10
17秒前
20秒前
yangx发布了新的文献求助10
23秒前
zwy109发布了新的文献求助10
23秒前
28秒前
科研小孟完成签到,获得积分20
31秒前
樊璐完成签到,获得积分10
34秒前
34秒前
Nole应助123456qi采纳,获得30
35秒前
邹邹本邹完成签到,获得积分10
36秒前
日上三竿晒屁屁完成签到,获得积分10
37秒前
37秒前
冷傲的忆安完成签到,获得积分10
37秒前
37秒前
CM124发布了新的文献求助10
37秒前
KKUMee发布了新的文献求助10
40秒前
shirongchen完成签到,获得积分20
41秒前
42秒前
43秒前
王红玉完成签到,获得积分10
45秒前
十二完成签到 ,获得积分10
46秒前
刘正阳发布了新的文献求助10
49秒前
长情青烟完成签到,获得积分10
50秒前
Kao应助邹邹本邹采纳,获得10
51秒前
Xiaoning发布了新的文献求助10
56秒前
小栗子发布了新的文献求助10
57秒前
小栗子发布了新的文献求助10
57秒前
哈哈哈完成签到 ,获得积分10
58秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Gründe der Seele:Die Wiener Psychatrie im 20.Jahrhundert 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7272647
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8893560
关于积分的说明 18800952
捐赠科研通 6947021
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3204865
关于科研通互助平台的介绍 2377027
邀请新用户注册赠送积分活动 2180243