PRISM
Micro imaging RAMAN
Latest update: 7 December 2024
Difficulty project: 
PRISM: Un Prototipo per la Valutazione di Campioni Biologici
PRISM rappresenta la componente fisica di un progetto di fattibilità volto a determinare la possibilità di sviluppare uno strumento in grado di analizzare campioni biologici, come frutta, verdura e prodotti caseari.
Le tecniche che abbiamo inteso sperimentare includono la spettroscopia Raman e l'analisi degli speckle laser simultaneamente. Infatti, oltre a implementare una classica configurazione micro Raman, lo strumento è stato progettato per catturare gli speckle laser tramite una modifica del cammino ottico, utilizzando un sensore di immagine monocromatico dedicato.
L'obiettivo principale era realizzare uno strumento user-friendly, consentendo anche a utenti inesperti di testare i prodotti in modo semplice. Abbiamo generato diversi dataset per addestrare un'intelligenza artificiale in grado di fornire risposte riguardo alla freschezza o alla contaminazione dei campioni analizzati.
Tutto ciò è stato concepito per essere realizzato a un costo contenuto, con un prezzo obiettivo per il prodotto finale sufficientemente basso da facilitarne la diffusione su larga scala. L'interfaccia dello strumento è stata progettata per funzionare su PC Windows 10 per funzioni avanzate e sul telefono Android per l'utente finale.
Risultati dello Sviluppo:
- Qualità del Laser a 532 nm: È fondamentale che il laser offra un’ottima stabilità, poiché un’instabilità potrebbe compromettere le misurazioni, specialmente in situazioni che richiedono lunghi tempi di esposizione (1-5 s). Abbiamo dovuto ridurre la potenza erogata e attendere circa 30 minuti per stabilizzare il sistema.
- Filtri Interferenziali: Devono essere di alta qualità, in particolare se il laser emette radiazioni secondarie dal diodo primario di eccitazione.
- Spettrometro Utilizzato: Il modello Hamamatsu C12880 presenta una bassa risoluzione di circa 8 nm, il che può rappresentare un problema se le righe da rilevare sono strette e deboli.
Nonostante gli sforzi, le problematiche riscontrate ci hanno impedito di soddisfare la richiesta per uno strumento prodotto in quantità (100-200 pezzi) con un costo inferiore a 1.000 euro.
PRISM: A Prototype for the Evaluation of Biological Samples
PRISM represents the physical component of a feasibility project aimed at determining the possibility of developing a tool capable of analyzing biological samples such as fruits, vegetables, and dairy products.
The techniques we aimed to experiment with include Raman spectroscopy and simultaneous laser speckle analysis. In fact, in addition to implementing a classic micro Raman configuration, the instrument has been designed to capture laser speckle through a modification of the optical path, using a dedicated monochromatic image sensor.
The primary objective was to create a user-friendly device that enables even inexperienced users to easily test products. We generated various datasets to train an artificial intelligence capable of providing insights regarding the freshness or contamination of the analyzed samples.
All of this was conceived to be realized at a low cost, with a target price for the final product low enough to facilitate widespread adoption.
The instrument's interface is designed to work on Windows 10 PCs for advanced functions and on Android phones for the end user.
Development Outcomes:
- Quality of the 532 nm Laser: It is essential that the laser provides excellent stability, as instability could compromise measurements, especially in situations requiring long exposure times (1-5 seconds). We had to reduce the output power and wait approximately 30 minutes to stabilize the system.
- Interference Filters: These must be of high quality, particularly if the laser emits secondary radiation from the primary excitation diode.
- Spectrometer Used: The Hamamatsu C12880 model has a low resolution of about 8 nm, which can pose a problem if the lines to be detected are narrow and weak.
Despite our efforts, the challenges encountered prevented us from fulfilling the requirement for a tool produced in quantities (100-200 units) at a cost below 1,000 euros.
Some captured spectrals, wood, plastic, rubber, surfactants, grease, labels and some office light!