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Smart mid-infrared metasurface microspectrometer gas sensing system

Microsystems & Nanoengineering 2024年第3期10卷 273-281页

作者： Jiajun Meng sivacarendran balendhran Ylias Sabri Suresh K.Bhargava Kenneth B.Crozier School of Physics University of MelbourneVictoriaAustralia Australian Research Council(ARC)Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems(TMOS) University of MelbourneVictoriaAustralia Centre for Advanced Materials&Industrial Chemistry(CAMIC) STEM collegeRMIT UniversityVictoriaAustralia Department of Electrical and Electronic Engineering University of MelbourneVictoriaAustralia

Smart,low-cost and portable gas sensors are highly desired due to the importance of air quality monitoring for environmental and defense-related ***,electrochemical and nondispersive infrared(IR)gas sensors are designed to detect a single specific *** IR spectroscopy-based sensors provide superior performance,their deployment is limited due to their large size and high *** this study,a smart,low-cost,multigas sensing system is demonstrated consisting of a mid-infrared microspectrometer and a machine learning *** microspectrometer is a metasurface filter array integrated with a commercial IR camera that is consumable-free,compact(~1 cm^(3))and lightweight(~1 g).The machine learning algorithm is trained to analyze the data from the microspectrometer and predict the gases *** system detects the greenhouse gases carbon dioxide and methane at concentrations ranging from 10 to 100%with 100%*** also detects hazardous gases at low concentrations with an accuracy of 98.4%.Ammonia can be detected at a concentration of 100 ***,methyl-ethyl-ketone can be detected at its permissible exposure limit(200 ppm);this concentration is considered low and *** study demonstrates the viability of using machine learning with IR spectroscopy to provide a smart and low-cost multigas sensing platform.

关键词： Smart gases system

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