Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа из Института экспериментальной физики Технического университета Граца (TU Graz) разработала новый ультрафиолетовый двухгребенчатый спектрометр, способный с высокой точностью и чувствительностью обнаруживать газообразные загрязнители воздуха. Устройство использует два ультрафиолетовых лазерных луча и за полсекунды измеряет концентрацию таких вредных газов, как формальдегид, на расстоянии до 2,5 км. Оно подходит для мобильного измерения загрязнителей воздуха и утечек газа в городских, промышленных и сельскохозяйственных зонах.
Принцип работы спектрометра заключается в следующем: устройство за доли секунды генерирует два лазерных импульса в ультрафиолетовом диапазоне, которые при облучении молекул газа возбуждают электроны и вызывают их колебательно-вращательные переходы. Колебательно-вращательные переходы каждого газообразного вещества различны и уникальным образом поглощают часть лазерного излучения, формируя собственный «отпечаток». Руководитель исследовательской группы Биргитта Шульце-Бернхардт (Birgitta Schultze-Bernhardt) отмечает, что ультрафиолетовый двухгребенчатый спектрометр способен распознавать эти характеристики.
Около двух лет назад Шульце-Бернхардт и её команда разработали первую версию спектрометра, которая на тот момент была первым в мире устройством такого рода, однако для измерений требовалась крупная лабораторная установка. Новая версия уменьшена до размеров переездной коробки, что стало возможным благодаря переходу на единый лазерный источник для генерации двух лазерных импульсов и отказу от сложных этапов электронной стабилизации системы.
Данный спектрометр способен обнаруживать ультрафиолетовые частоты с разрешением 1 ГГц, что превосходит характеристики традиционных ультрафиолетовых спектрометров. В ходе тестов с формальдегидом исследователи получили новые данные о поглощении ультрафиолетового излучения этим загрязнителем воздуха, измерив режимы поглощения, которые ранее не наблюдались из-за недостаточного разрешения оборудования.
Благодаря данным измерений Технического университета Граца были обнаружены ошибки в константах вращения формальдегида, хранившихся в физических базах данных и учебниках с 1960-х годов. Шульце-Бернхардт сообщает, что в сотрудничестве с Отделом атомной и молекулярной физики Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) команда скорректировала значения параметров молекулы на величину до 15%. Прогресс в этих фундаментальных исследованиях также стал возможен благодаря сотрудничеству с Институтом органической химии Технического университета Граца (Institut für Organische Chemie, TU Graz) и Рольфом Брайнбауэром (Rolf Breinbauer), который с помощью двухстадийного процесса получил высокочистый формальдегид для исследований.
Помимо фундаментальных исследований, данный спектрометр обладает потенциалом сделать измерение загрязнителей воздуха и утечек газа в городах и промышленных зонах более точным и простым. Шульце-Бернхардт отмечает, что устройство в принципе способно точно обнаруживать любые полупрозрачные газообразные вещества, и команда работает над определением концентрации нескольких загрязнителей за одно измерение. В рамках гранта «Proof of Concept Grant» Европейского исследовательского совета (ERC) она разрабатывает ультрафиолетовый спектрометр, который может использоваться неспециалистами, такими как предприятия или природоохранные организации, для мониторинга качества воздуха.
Разработка ультрафиолетового двухгребенчатого спектрометра основана на исследовательском проекте под руководством Шульце-Бернхардт, финансируемом Австрийским научным фондом (FWF) и Европейским исследовательским советом (ERC). Инициатива сотрудничества в Граце (NAWI Graz) предоставила финансирование для нового лазерного источника текущего спектрометра в рамках программы поддержки инфраструктуры.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
