研究

斯图加特科学家3D打印微型智能手机 - 求光谱仪

研究人员来自斯图加特大学使用3D打印直接可安装在智能手机相机上的微型光谱仪,为它们提供高光谱成像功能。

通过组合双光子光聚合(2pp)和超细喷墨过程,团队能够创建一个微小的测量装置,体积只有100×100 x300μm3.。这种新型仪器具有可定制的高频光栅和强色散质量,可能使其成为关键尺寸医疗程序中的理想成像设备,或作为消费电子设备的附加设备。

斯图加特团队的3D印刷光谱仪旁边旁边透镜。
科学家们的3D打印光谱仪可以集成到传统的智能手机相机中。光线拍摄:增材制造杂志。

光谱仪的再造

自21世纪初以来,2PP 3D打印技术突飞猛进,从制造基本的微透镜发展到制造复杂的波导、准直器和衍射光学设备。该技术现在为科学家提供了一种精确毫米级生产的方法,并导致了他们之间的实验竞赛,以创造具有独特功能的微型产品。

在过去,已经开发了许多不同的3D印刷迷你光谱仪,并具有许多具有相同“直接成像”技术的许多特色。基本上,这些微小仪器通过重新分配输入光来创造空间光谱响应,然后可以通过成像传感器测量并转换成读数。

然而,虽然技术本身是完善的,但斯图加特科学家现在已经试图甚至更小,生产了一个装置,这是两倍,比其竞争对手更准确三倍。这种装置的优点可以证明重要性,使其能够安装在日常智能手机上,并用于从皮肤病诊断到假冒纸币检测的任何内容。

研究人员3D印刷光谱仪的三个图像。
3D打印光谱仪证明能够工作在490 nm至690 nm范围。光线拍摄:增材制造杂志。

智能手机就绪光谱仪

研究人员最初将光谱仪设计成两个独立的部分:一个光收集器和一个分散成像仪,然后将其转移到SolidWorks并将透镜安装和墨水盆添加到其表面。一旦团队完全优化了他们的设计,他们部署了一个Nanositch GT2 3D打印机来制造他们的第一个原型

To provide the resulting device with the necessary sensing capabilities, the scientists then utilized an SIJ-S030 inkjet printer, to fill its ink basin and give it a dispersed ‘slit image plane.’ During ray tracing simulations, in which a light beam was shone through the spectrometer’s aperture, its slit proved capable of serving as an imaging lens, separating wavelengths and relaying them to a nearby sensor.

利用3D打印同时采用3D打印创建安装架和镜头,发现它们提供近乎完美的对齐,并允许设备在490nm至690nm范围内运行。微型工具还以633nm的频谱分辨率为17.8±1.7 nm,但是该团队认为使用迭代重建算法,这可以进一步锐化,以实现新的最终用途应用。

例如,科学家得出结论,他们的光谱仪能够将其“几乎非侵入地集成到智能手机中”,使其进入高光谱相机。鉴于喜欢的华为研究人员在他们最近的设备中集成了单色传感器,他们推测他们的显微发明具有巨大的市场潜力。

2PP和高精度3D打印

使用2PP 3D打印,现在可以创建超精密光学元件,但该技术也已应用于开发新型医疗微结构。

纳米四分之三最近与科学家合作弗赖堡大学完善其2PP 3D打印工艺,并创建高分辨率微型玻璃微器件。未来可以部署优化的打印,逐步和烧结过程,以生产下一代生物医学仪器。

关于更多实验说明研究人员埃尔希希2pp 3D印刷药物递送microbots它们能够在人体血管中“游动”。该团队的新型多材料设备有可能直接注射到未来的病人身上,并使用磁场进行控制。

在类似的方法中,研究人员格勒诺布尔大学2pp 3d打印千年猎鹰这可以通过变形磁场来控制。通过将磁性微珠整合到传统聚合物中,研究小组发现他们能够实现不同阶段的远程驱动。

研究人员的研究结果详细发表在他们题为《可见范围的3D印刷微型光谱仪,100×100μm2占地面积。“该研究由Andrea Toulouse,Johannes Drozella,Simon Thiele,Harald Giessen和Alois Herkommer共同撰写。

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特色图片显示的是智能手机的镜头。光线拍摄:增材制造杂志。