Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Laser powietrzny: nowe narzędzie do pomiarów składu atmosfery

ghost666 05 Aug 2022 23:39 345 0
  • Laser powietrzny: nowe narzędzie do pomiarów składu atmosfery
    Ultraszybkie technologie laserowe zapewniają nowe strategie zdalnego wykrywania zanieczyszczeń atmosferycznych i niebezpiecznych czynników biochemicznych ze względu na ich wyjątkowe zalety, takie jak wysoka moc szczytowa, krótki czas trwania impulsu i szerokie pokrycie spektralne.

    W szczególności laserowanie powietrza jest obiecującą techniką w teledetekcji atmosferycznej z uwagi na jej zdolność do bezwnękowego wzmocnienia światła w otwartej przestrzeni. Nadaje się to do zastosowania jako optyczna: „sonda” do diagnostyki atmosferycznej. Niedawno zespół badawczy z Szanghajskiego Instytutu Optyki i Mechaniki Precyzyjnej (SIOM) Chińskiej Akademii Nauk (CAS) zaproponował koherentną spektroskopię Ramana wspomaganą laserem powietrznym, która realizuje pomiary ilościowe i jednoczesne wykrywanie dwóch gazów cieplarnianych, pozwalając na identyfikację izotopów CO2 występujących w badanym obszarze. Czułość detekcji sięga 0,03%, a minimalna fluktuacja sygnału wynosi około 2%. Praca opisująca te badania została opublikowana w czasopiśmie: „Ultrafast Science” w kwietniu tego roku.



    Ekstremalnie nieliniowe oddziaływanie lasera femtosekundowego z cząsteczkami powietrza powoduje wzbudzenie jonów azotu, co pozwala na zapewnienie inwersji obsadzeń i stworzenie wzmacniacza optycznego. To z kolei gwarantuje ponad 1000-krotne wzmocnienie światła próbkującego (tzw. seed) i skutkuje laserowaniem powietrza przy 428 nm z szerokością linii równą 13 centymetrów odwrotnych (1/cm, cm^-1). Tymczasem szerokość spektralna lasera pompującego osiąga około 3800 cm-1 po uwzględnieniu propagacji nieliniowej w powietrzu. Jest to, więc o jeden rząd wielkości szerzej niż widmo lasera. W ten sposób możliwe jest wzbudzenie molekularnych, koherentnych drgań większości zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych. Kiedy laserowanie powietrza napotka koherentnie wibrujące cząsteczki, skutecznie wytworzy spójne rozpraszanie Ramana. Rejestrując różnicę częstotliwości sygnału Ramana i lasera powietrznego, można uzyskać molekularny, optyczny: „odcisk palca” w postaci widma rozpraszania, co pozwala określić informacje o tożsamości molekularnej obserwowanych drobin.

    Spektroskopia koherentna Ramana wspomagana laserem powietrznym łączy zalety lasera femtosekundowego i powietrznego. Ten pierwszy ma szerokie pokrycie spektralne i krótki czas trwania impulsu, który może wzbudzać spójne drgania wielu cząsteczek jednocześnie. Laserowanie powietrza ma wąską szerokość spektralną umożliwiającą rozróżnianie ramanowskich: „odcisków palców” różnych drobin. Dlatego technika ta może zaspokoić potrzeby pomiaru wieloskładnikowego i zwiększenia specyficzności chemicznej analizy.

    Ponadto naukowcy wykazali, że metodę tę można zastosować do wieloskładnikowego jednoczesnego pomiaru i rozróżniania 12CO2 i 13CO2 — dwutlenku węgla z wielorakimi izotopami. Równoczesne pomiary różnych zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych oraz detekcja izotopów CO2 mają duże znaczenie dla śledzenia źródeł i badania obiegu węgla w atmosferze. Jednakże dla realistycznego zastosowania tego systemu do zdalnego wykrywania gazów śladowych konieczna jest poprawa czułości detekcji do poziomu ppm lub nawet ppb, a także wydłużenie odległości wychwytywania ze skali laboratoryjnej do kilometrowej.

    Źródło: https://phys.org/news/2022-06-air-lasing-tool-atmospheric.html

    Cool? Ranking DIY
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 11189 posts with rating 9469, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.