深入烟羽：INFICON火山监测背后的研发之旅
INFICON将研究挑战转化为创新成果，推动全球火山气体监测与预测技术的发展。
在INFICON，研发不仅关乎技术进步，更致力于解决现实世界的问题。从严苛的产品测试到与现场科学家的紧密协作，INFICON打造的气体检测仪器旨在化解客户痛点，满足实际需求。安德烈斯·迪亚兹博士主导的项目便是有力例证：该项目运用气体传感器、气相色谱和质谱技术检测、量化并监测气体，以深入解析火山喷发前的关键变化。这些洞察使火山学家能更精准预测火山活动，从而挽救生命。
迪亚兹博士身兼大学教授与INFICON资深研究科学家双重身份，专注于新兴技术与新市场开发。他的工作架起科学与创新的桥梁，为地震预测、太空探索及火山气体分析等项目提供支持。自研究生时代起，他就对火山研究怀有热忱，如今正运用INFICON技术研发仪器，在环境灾难发生前捕捉预警信号。
他在意大利埃特纳火山的最新研究，彰显了INFICON研发成果的全球影响力。以下是本项目中研究人员着力攻克的核心技术难点：
挑战：技术仅限于实验室
传统上，火山气体采样需要人工在现场采集样本，再运回外部实验室进行分析。这种方式不仅危险，采样频率不足以产生实质影响，无法获得实时数据，且样本运输至实验室的时间可能导致数据失真。
早期质谱仪并不适合此类研究，因其不可携带、体积庞大无法进行原位分析，且需要稳定电源。它们也不适应恶劣环境。
突破性进展：便携式质谱仪
可现场部署的质谱系统问世彻底改变了该领域研究。迪亚兹带领团队设计出可装入背包的便携式质谱仪。该设计采用Transpector® MPH质谱仪置于Pelican®防护箱内，使科学家和研究人员能够进行原位测量，获得最优且最精确的数据。
为背包式模型选择质谱仪对实现火山精确测量至关重要。Transpector MPH是市面上扫描速度最快的四极杆质谱仪。其快速测量多种气体并实时进行同位素分析的能力，为理解火山行为提供了关键支持。
挑战：穿越险峻地形
即使在火山喷发之前，其环境就已充满危险——崎岖、高温且难以预测。当火山活动加剧或喷发时，威胁便变得真实而危险，持续监测的需求也随之升级。人类无法冒险进入喷发的火山，但若没有实地数据，科学研究便难以完整。
突破性进展：适用于危险环境的机器人载荷
为应对恶劣环境的潜在风险，团队研发出将INFICON技术搭载于腿式机器人和无人机上的解决方案。
首架搭载HAPSITE Scout的无人机——这款多气体传感载荷原型专为集成至无人飞行器（UAV）设计，可实时检测二氧化碳、硫化氢、二氧化硫和水蒸气等关键火山气体——已于2022年及2023年在斯特龙博利火山与武尔卡诺岛成功部署。HAPSITE Scout最初作为INFICON气相色谱质谱仪HAPSITE® CDT的附件开发，其搭载的样品采集器可在测量喷发羽流的同时现场采集气体样本，随后可将样本运送至其他地点进行更深入的气相色谱质谱分析。在HAPSITE系列（如便携性及极端环境下的实时原位分析能力）基础上，HAPSITE Scout实现了通过无人机在污染源头直接进行测量，避免研究人员暴露于危险环境。
2025年，该团队与苏黎世联邦理工学院机器人系统实验室合作，首次在火山环境部署了ARAMMIS系统（区域测绘、监测与原位传感自主机器人）。通过将INFICON Transpector MPH仪器搭载于苏黎世联邦理工学院的步行机器人上，团队成功将探测系统送入活火山火山口边缘，对排放气体进行特征分析，实现了人类无法抵达或过于危险区域的实时原位检测。
挑战：恶劣环境中的机械设备
火山为技术创造了独特的恶劣环境。剧烈震动可能导致设备失稳或损坏，崎岖地形挑战着机器人载荷的机动性和稳定性，而二氧化硫、硫化氢、氟化氢和氯化氢等腐蚀性气体则威胁着无人机和机器人上暴露的电子元件。必须全面考量这些条件，才能设计出能够承受如此恶劣环境的系统。
突破性进展：极端环境工程设计
为确保设备在严苛环境中的可靠性，团队开发并测试了多代系统方案，每代设计都旨在承受比实地环境更极端的条件。具体措施包括：
- 为真空泵设计减震支撑点，使有效载荷在运动中更稳定坚固
- 设计电缆连接与过孔结构，防止位移导致线路短路
- 增设过滤装置，阻隔火山地形中的颗粒物侵入质谱仪并堵塞进样口
- 在背包、机器人及无人机设计中采用防护外壳强化结构，抵御位移、震动、水浸及振动损伤
- 为电子元件开发特殊涂层，防止气体腐蚀
从大胆构想到突破性工具
我们的火山研究远未结束。每次实地部署都会揭示新的变量，每项挑战都激发着更深入的创新。这正是INFICON研发工作的本质，也是其与科研机构及政府部门合作的核心价值——不仅在于提供解决方案，更在于持续优化以满足现实世界的严苛需求。从实验室专用仪器到坚固耐用的野外系统，火山项目正引领着恶劣环境传感技术的未来，使其更安全、更智能、更具预测性。
