Ученые из Национального института стандартов и технологий (NIST) разработали новую лазерную методику, которая значительно улучшит возможности анализа различных материалов и газов, включая парниковые газы. Этот метод, названный “свободной двойной гребенчатой спектроскопией”, позволяет быстрее, гибче и точнее анализировать вещества в воздухе и других материалах.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Photonics, команда продемонстрировала, что их лабораторная система способна обнаружить газ метан с чувствительностью в 22 раза выше по сравнению с традиционной двойной гребенчатой системой. Эта повышенная чувствительность может помочь выявлять небольшие утечки газа, которые раньше оставались незамеченными, что может значительно способствовать борьбе с изменением климата.
Технологические достижения
Спектроскопия – это метод, который позволяет ученым идентифицировать и измерять материалы, анализируя, как они взаимодействуют со светом. Исследователи NIST улучшили лазерную методику, позволяющую контролировать временные интервалы лазерных импульсов с высокой точностью. Это позволяет сосредотачиваться на наиболее важных участках “отпечатка” образца, ускоряя процесс анализа.
Метод может применяться для быстрого создания изображений распределения газа в пространстве. Если ученые не знают, какой газ присутствует, они могут использовать метод компрессивного отбора, который ускоряет процесс до 100 раз по сравнению с традиционными методами.
Визуализация облаков газа
Эта технология позволяет быстро создавать детализированные изображения облаков газа. В исследовании были созданы изображения облаков метана в реальном времени. Метан – это мощный парниковый газ, и его эффективное обнаружение и устранение могут помочь защитить окружающую среду и улучшить качество воздуха.
Два лазера лучше одного
Метод “свободной двойной гребенчатой спектроскопии” использует два оптических гребня, что позволяет проводить быстрые и точные измерения. Способность точно контролировать лазерные импульсы позволяет улучшить анализ данных.
Будущее технологии
Эта инновационная лазерная технология предлагает большие перспективы в решении экологических проблем и повышении безопасности. Ученые планируют продолжить улучшение системы и адаптировать ее для работы с различными длинами волн.
“Гибкость нашей системы означает, что она может быть адаптирована для множества приложений”, — говорит исследователь NIST Эстер Бауманн. В будущем такая технология может использоваться в различных датчиках, от мониторинга качества воздуха до детекторов безопасности продуктов питания.