Những người thường xuyên đi lại bằng máy bay đều biết rằng tốt hơn hết là nên mang một chai lớn xà bông, nước hoa hoặc thậm chí một chai sâm banh trong hành lí xách tay của mình. Nhưng nay mọi thứ có thể bắt đầu thay đổi, nhờ các nhà nghiên cứu ở châu Âu, họ vừa phát triển một máy quét dùng tại các sân bay để phát hiện những chất lỏng đựng trong chai mờ đục hoặc trong mờ. Máy quét này hiện đang thử nghiệm ở một số sân bay châu Âu và có thể cho phép lệnh cấm mang những chai đựng chất lỏng hơn 100 ml trong hành lí xách tay có hiệu lực vào đầu năm 2013.
Chiếc máy quét sử dụng một công nghệ gọi là quang phổ Raman bù không gian (SORS). Đây là một biến thể của công nghệ Raman thông thường, cho phép phân tích hóa chất ở sâu bên trong mẩu và có thể dùng để quét mọi thứ từ xương bên dưới da đến thuốc đựng trong những vỉ nhựa đến những chất lỏng đựng trong chai mờ đục. SORS được phát minh và phát triển bởi Pavel Matousek và các cộng sự tại Phòng thí nghiệm Rutherford Appleton ở Anh hồi năm 2004. Chiếc máy quét mới có tên là INSIGHT100 và được phát triển bởi hãng Cobalt Light Systems – một công ti do Matousek thành lập vào năm 2006 để phát triển các công nghệ khai thác SORS.
Hành khách chờ lên máy bay. (Ảnh: iStockphoto.com/gchutka)
Những photon ngẫu nhiên
Quang phổ Raman kiểu thường hoạt động dựa trên sự tán xạ ngược không đàn hồi của các photon khi ánh sáng tương tác với vật chất. Thông thường, các photon tán xạ được phát hiện tại cùng chỗ được rọi sáng trên mẩu. Vấn đề là những tín hiệu Raman từ những lớp bề mặt có xu hướng áp đảo những tín hiệu Raman từ bên trong mẩu. “Nếu bạn áp dụng quang phổ học Raman, ví dụ, cho mô sinh vật hay những chai nhựa đựng thuốc viên, thì bạn chỉ thu được một tín hiệu bề mặt… bạn không thể nhìn vào sâu hơn,” Matousek giải thích. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu SORS để thu gom photon đến từ một đốm ở cách khu vực rọi sáng vài mm – một đốm “bù không gian”. Cách này triển khai được là vì các photon di cư từ đốm được rọi sáng và truyền qua khối chất mẩu. Như vậy, SORS mang lại một tín hiệu bề mặt nhỏ hơn và một tín hiệu rõ nét hơn từ ở sâu bên trong mẩu.
“Các photon khuếch tán qua khối chất mẩu… di chuyển ra xung quanh và sâu hơn, rồi sau đó xuất hiện trở lại ở bề mặt,” Matousek nói, và do đó tín hiệu đo được là rõ ràng và không bị hạn chế với bề mặt. Matousek cho biết một ví dụ tương tự đơn giản cho SORS là hãy nhìn vào bầu trời lúc ban ngày. “Mặc dù chúng ta biết rằng vào ban ngày cũng có những ngôi sao trên trời, nhưng chúng ta không thể nhìn thấy chúng nhờ ánh sáng chói chang của Mặt trời. nhưng nếu nguyệt thực che khuất ánh sáng của Mặt trời, thì ta có thể nhìn thấy các ngôi sao. Vì thế với SORS, chúng tôi chặn bớt tín hiệu bề mặt để nhìn thấy tín hiệu thuần khiết đến từ khối chất mẩu.” Một ưu điểm khác của việc sử dụng SORS là nó luôn luôn không gây hại.
Quét nhanh
Có vô số ứng dụng dành cho SORS. Ứng dụng hiện tại – máy quét INSIGHT100 – sử dụng SORS để quét những sản phẩm mà người ta mang theo lúc đi lại. Lệnh cấm mang theo những chai lọ hơn 100 ml trong hành lí xách tay chỉ có thể triển khai khi các sân bay có khả năng phát hiện nhanh các chất lỏng mà không phải mở vật dụng đựng nó. Trong khi các máy quét tia X hiện nay làm được việc đó, nhưng có một số nhược điểm: nhược điểm chính là chúng mang lại tỉ lệ cảnh báo sai lớn, làm chậm quá trình kiểm soát. Tỉ lệ cảnh báo sai với INSIGHT100 thấp hơn đáng kể, ở mức 1% hoặc thấp hơn. INSIGHT100 có thể quét từng chai lọ trong thời gian chưa tới 5 giây và còn biết cả đặc trưng hóa học nữa. Nó có thể dùng cho mọi loại vật đựng có kích cỡ đa dạng. Máy quét này hiện đã qua thủ tục kiểm tra chặt chẽ để cho phép nó được thử nghiệm và hiện đang được sử dụng ở nhiều sân bay lớn ở châu Âu. Theo Matousek, máy quét này có thể dùng song song với máy quét tia X. “Nó bổ sung cho công nghệ hiện nay. Nếu có cái gì đó máy quét tia X không kiểm tra được, thì INSIGHT100 có thể nhanh chóng kiểm tra và xác nhận nó,” ông nói.
Máy quét do hãng Cobalt Light Systems phát triển với công nghệ SORS – INSIGHT100. (Ảnh: Pavel Matousek/STFC/ Cobalt Light Systems)
Hãng Cobalt Light Systems hiện cũng đang phát triển công nghệ SORS để dùng trong nhiều loại máy quét khác. Chẳng hạn, nó đã được sử dụng trong công nghiệp dược phẩm để kiểm tra và nhận dạng những chất liệu thô khi chúng đi vào nhà máy xử lí mà không cần mở bao đựng, và để kiểm tra theo kiểu không gây tổn hại xem nồng độ của những thành phần hóa chất hoạt tính trong viên thuốc có chính xác hay không. Những kế hoạch dài hơi khác là sử dụng SORS để chẩn đoán sống các bệnh tật về xương và phát hiện ung thư.
Xuân Nguyễn – thuvienvatly.com
Theo physicsworld.com
