تم حديثاُ نشر ورقة بحثية في مجلة Proceedings of the Combustion Institute العلمية حول دراسة الدكتور روبن كريستي، زميل ما بعد الدكتوراه في مختبر الحركية الكيميائية ومستشعرات الليزر والدكتور عامر فاروق، الأستاذ المساعد بمركز أبحاث الاحتراق النظيف بجامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، لظاهرة في ليزر أشباه الموصلات تسمى تشيرب (Chirp). حيث تمكن العالمان وبمساعدة طالب الدكتوراه بجامعة الملك عبد الله احسن ناصر - الذي يعمل أيضا في مختبر الحركية الكيميائية ومستشعرات الليزر- من دراسة وتسجيل ملاحظاتهم عن ما يحدث خلال هذه الظاهرة بهدف تطوير جهاز استشعار ليزري متطور جداً قادر علي قياس درجة حرارة الغاز في أنظمة الاحتراق بدقة متناهية تضاهي المستشعرات الاخرى.

ويقول الدكتور كريستي : "إن قليل من الباحثين استفاد من ظاهرة تشيرب (Chirp) في ليزر أشباه الموصلات حيث كان ينظر على أنها مشكلة عرضية تصاحب هذا النوع من الليزر، ولكننا قررنا التعمق في دراسة هذه الظاهرة واستخدامها لقياس درجة الحرارة في أنظمة الاحتراق ".

وتحدث ظاهرة تشيرب (Chirp) بصورة عابرة عند التغيير المفاجئ لقيمة التيار المدخل في جهاز الليزر. حيث يستجيب الليزر إلى هذا التغيير عبر تسريع عملية المسح الضوئي للضوء الملون المنبعث منه.

وأضاف الدكتور كريستي " لقد تمكنا للمرة الأولي من قياس درجة حرارة الغازات في أنبوب اختبار الصدمات بسرعة كبيرة، حيث تعتبر السرعة هنا عاملا مهما، بسبب طبيعة تجارب أنابيب اختبار الصدمات والتي تكون عادة لحظية وسريعة". ويستفاد من قياسات الحرارة بصورة خاصة في توضيح آليات الكيمياء الحركية في عمليات الاحتراق المعقدة والمتعددة المراحل. وبالرغم من ذلك، فإنه من الصعب قياس درجة الحرارة بدقة كبيرة. ولكن جهاز الاستشعار الذي طوره باحثوا جامعة الملك عبدالله يعتمد علي ليزر واحد مما يجعله سهل الاستخدام ودقيق جداً. ويستفيد الجهاز أيضاً من ظاهرة تشيرب (Chirp) في أجهزة الليزر الكمية المدمجة، أو أجهزة الليزر الكمية المقترنة بإستخدام أجهزة الإستشعار البصرية فائقة السرعة.

ويشير الباحثون الي أن دراسة آليات الاحتراق هو المفتاح لتطوير وتحسين التقنيات التي تستهلك طاقة كبيرة كالمحركات، وجعلها صديقة للبيئة وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. ويمكن تطبيق جهاز الإستشعار الجديد على الأنظمة التي تتأثر بصورة كبيرة بعامل الزمن، بما في ذلك محركات الإحتراق الداخلي، وأنابيب إختبار الصدمات، ومحركات توربينات الغاز.

ويقول الدكتور فاروق " تتيح ظاهرة تشيرب (Chirp) رصد القياسات الطيفية الكاملة في الوقت الحقيقي كما تتيح إمكانية رصد درجات الحرارة دون الحاجة لعملية المعايرة المعقدة. وسيتمكن الباحثون في مجال عملية الأحتراق - بإستخدام إختراعنا – من قياس درجة الحرارة بمعدلات أعلى من 1 مليون مرة في الثانية، أو 1.0 ميغاهيرتز ".

ويضيف الدكتور كريستي: " تمكنا من حل المشكلة عبر دراستنا المستفيضة لظاهرة غير مرغوب فيها أصلا تم ملاحظتها في ليزر أشباه الموصلات، وأظهرت بنجاح قياسات فائقة السرعة لم نكن نتوقعها ولا تحتاج لأي معايرة وذلك باستخدام جهاز ليزر ومستكشف فقط" .