Loading

Инновация в спектроскопии улучшит обнаружение парниковых газов

Создано 23.05.2013 22:58
Автор: Александр Иващенко

retrieve

Обнаружение парниковых газов в атмосфере в скором времени может упроститься благодаря инновационной технике, разработанной командой ученых из Национального Института Стандартов и Технологий (National Institute of Standards and Technology (NIST)). Исследователи преодолели проблему неэффективного использования лазеров для быстрого сканирования образцов.

Ученые, недавно опубликовавшие статью в Nature Photonics, утверждают, что их техника также применима и для других целей, требующих обнаружение газов, включая поиск спрятанной взрывчатки, а также мониторинг индустриальных и природных химических процессов.

Поиск слабых дуновений ветра с содержанием необычных газов называется зондированием газовых следов (trace gas sensing). Безусловно, наиболее распространенный метод - это спектроскопия, позволяющая идентифицировать молекулы газа по уникальному следу частот света, который они поглощают. Контрольные рисунки черных линий в спектре определяют тип газа. Однако точные измерения концентраций газов при их низком содержании требуют много света, генерируемого лазером, который может быть настроен на разные цвета. До сих пор настройка лазера для освещения в достаточно широком диапазоне цветов требовала использования механического устройства, меняющего частоту. Также все доступные методы регулировали лазер слишком медленно для получения значимых снимков турбулентности атмосферы.

«Одна из важнейших целей в климатической науке – объединение широкого массива высокоточных атмосферных измерений, включая наземные, воздушные и спутниковые миссии с целью полного понимания углеродного цикла», говорит исследователь David Long, ученый из Научно-Химического Отдела NIST. «Технологии, которую мы разработали, достаточно для применения во всех исследовательских платформах. Высокая скорость техники позволяет проводить очень точные измерения атмосферных газов на более высоких уровнях, чем сами атмосферные изменения в температуре и давлении из-за турбулентности».

Команда ученых нашла решение, используя электронику, которая позволяет быстро и дискретно менять частоты. Электрооптический модулятор и оптический резонатор работают вместе для изменения параметров лазера таким образом, что излучение происходит в спектре разных частот. Затем эти частоты фильтруются так, что лазер светит только в одном цвете в любой заданный момент. Новый метод позволяет широкому спектру разных частот проходить через образец газа за несколько миллисекунд с дополнительным преимуществом в обеспечении более точного и четкого результирующего спектра, чем могли позволить старые методы.

David Long говорит, что статья в Nature Photonics описывает использование технологии в контролируемой лабораторной среде с маленькой камерой образца для наземных измерений. Однако команда представила и другие документы с данными, показывающими эффективность работы техники на больших расстояниях, что потенциально позволит монтаж сканера на транспортное средство, самолет или спутник.

Источник: NIST.              

Комментарии: