Российские физики измерили загрязнение жидкости с помощью голограмм

Физики из университета ИТМО создали экспресс-способ определения распределения частиц в оптически-прозрачных средах на базе голограмм. Способ окажет помощь фактически мгновенно определять концентрацию загрязнений в газах и жидкостях, и окажет помощь в изучении микроорганизмов. Изучение размещено в издании Scientific Reports.

Анализ размеров и распределения частиц в жидкостях либо аэрозоле в большинстве случаев используется при определении загрязнений воздуха и технологических либо биологических жидкостей. Существующие способы требуют продолжительной подготовки либо громадных вычислительных мощностей, а кое-какие из них не смогут разбирать среды с высокой концентрацией частиц. К примеру, обширно употребляется способ динамического рассеяния света, в котором измеряется рассеяние лазерного луча на частицах в жидкости.

Но он разрешает выяснить лишь размер частиц, и имеет другие ограничения.

Прохождение лазера через кювету с взвесью песка в воде на протяжении опыта. Татьяна Вовк / Университет ИТМО

Ученые постарались совместить в новом способе два ответственных особенности: скорость, разрешающая применять способ для алгоритм-обработки и экспресс диагностики, не требующий громадных вычислительных мощностей. Разработка основана на снятии трехмерной голограммы Габора – первого способа голографии, представленного в 1947 году. В ходе снятия голограмм записывается не только интенсивность света, как в простой фотографии, но и его фаза.

Это разрешает приобретать объемное изображение снимаемого объекта.

Схема способа. I: прохождение лазера через количество жидкости, условно поделённой на слои (1, 2, 3, …, f, g, …, N); II: образование исходной трехмерной голограммы; III: извлечение снимков двух смежных слоев; IV: обработка посредством корреляционного анализа. Татьяна Вовк / Университет ИТМО

Посредством лазерной голографии исследователи приобретали трехмерное изображение частиц в жидкости. Благодаря тому, что лазер излучает когерентный свет исследователи имели возможность фокусироваться на конкретных слоях жидкости уже по окончании съемки, посредством математических методов. Так, ученые извлекали из трехмерного изображения всего количества два плоских снимка соседних слоев, каковые сравнивали и обрабатывали посредством корреляционного анализа, сравнивая их схожесть.

Взятую корреляционную зависимость распространяли на целый количество и высчитывали концентрацию частиц в среде, их прозрачность, среднее и размер расстояние между ними.

Представленный способ может использоваться в двух режимах. Без предварительной калибровки для жидкости и конкретного типа частиц возможно только сравнивать концентрации, например, определять громадную из двух. В случае если же предварительно снять пара голограмм и выяснить размер, прозрачность и форму частиц, возможно мгновенно определять концентрацию во всем количестве либо в конкретном слое.

Ученые сохраняют надежду, что их способ возможно в недалеком будущем внедрен в регионах, где нужен стремительный и легкий анализ, например, мониторинг железной пыли и стружки в машинном масле. Опыты продемонстрировали, что способ может использоваться как для статичной, так и для подвижной жидкости. Раздельно ученые показывают возможность применения в биологических потребностях, к примеру состояния планктона и отслеживание количества в воде либо обнаружение вирусов в живых клетках.

В 2015 году химики из Главного ВУЗа Санкт-Петербурга ИТМО представили первый в мире метод печати голографических изображений посредством струйного принтера.

Создатель: Григорий Копиев

Случайные записи:

• Учёные создали транзисторы из хлопка
• Глава фано: стратегия научно-технологического развития изменит научный ландшафт россии

Ученые признали, что наш мир — это голограмма

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Ученые при помощи слез измеряют уровень сахара в крови

  Для большинства людей, живущих с диабетом, бессчётные и болезненные уколы, нужные чтобы осуществлять контроль уровень сахара в крови, являются жизненной…

• Ученые измерили силу казимира с помощью микрорасчески

  Группа исследователей из технологии и Гонконгского университета науки и Принстонского университета создали микросхему, в которой, за счет необыкновенной…

• Российские физики участвуют в создании крупнейшего глубоководного нейтринного телескопа

  Сотрудники НИИЯФ МГУ и кафедры неспециализированной ядерной физики физфака МГУ участвуют в проектах, которые связаны с глубоководными нейтринными…

• Физики измерили влияние приливных сил на волновую функцию отдельных атомов

  При помощи ядерного интерферометра ученые смогли зафиксировать эффект искривленного пространства-времени на поведение отдельной частицы. Это достижение…