Två överlappande lasrar hjälper fysikforskare vid Kansas State University att skapa holografiska bilder av fritt flödande luftpartiklar, som kan hjälpa klimatforskare och biologiska vapenvakter att övervaka vad som finns i luften. Upphovsman:Kansas State University
Holografiska bilder av fritt flödande luftpartiklar kan hjälpa klimatförändringarna och biologiska vapenvakter att bättre övervaka atmosfären, enligt en ny studie från Kansas State University.
Principutredare Matthew Berg, docent i fysik, sa studien, publicerad i Nature's Vetenskapliga rapporter , är nyckeln till att förstå aerosolsammansättningen i jordens atmosfär.
"Vi har dessa små bitar av partiklar som flyter runt i luften och människor vill veta vad de är gjorda av, men om vi stör dem, det kan ändra deras form, "Sa Berg." Tills nu, det har inte funnits något unikt och säkert sätt att bekräfta partikelstorlek och formegenskaper i sin naturliga form. Vi har löst det omvända problemet. "
Med hänvisning till ett problem som bearbetas bakåt från resultat till orsak, Berg sa före denna studie, det omvända problemet med aerosolpartiklar var till stor del utbildade gissningar baserade på matematiska beräkningar. Forskare kunde inte objektivt definiera fritt flytande aerosolpartiklar eftersom bara fånga en partikel och titta på den under ett mikroskop kan förändra dess fysiska form eller storlek. Nu, de kan studsa ljusvågor från partikeln och mäta avböjningen.
Den gröna lasern är den traditionella metoden som kan användas för att mäta ljusböjningen, vänster. Genom att tillhandahålla den röda lasern, forskare får också en 3D-bild som subjektivt kan redogöra för en mängd partikelformer, mitten. SEM -bilden till höger är från ett elektronmikroskop som är en representativ partikel som den som tillhandahåller den vänstra och mellersta bilden. Upphovsman:Kansas State University
Metoden som förklaras i publikationen tar holografiska bilder av partiklar när de flyter genom luften med två överlappande lasrar:en röd och en grön. Den gröna lasern är den traditionella metoden som kan användas för att mäta ljusböjningen; genom att tillhandahålla den röda lasern, de får också en 3D-bild som subjektivt kan redogöra för en mängd partikelformer.
"Vi får de två egenskaperna - storlek och form - som vi alltid har velat få, "Sa Berg." Vi har fortfarande alla fördelar som människor hade under de senaste 50 åren - ljusspridning, kontaktfri och mätningar kan göras snabbt - och sedan kan vi sätta det på ett instrument och flyga runt det i luften. "
Berg arbetar med att sätta laserinställningen på ett obemannat flygplan för att mäta fritt flödande aerosolpartiklar i atmosfären. Att ta bort partiklarna från sin naturliga miljö kan ändra partikelformen, Sa Berg. Till exempel, om partiklarna är frusna i atmosfären och forskare samlar dem för att föra dem tillbaka till marken för att studera, partiklarna kan smälta och ändra deras former och storlekar.
"Om vi tänker på klimatvetenskap, de vill veta storleken och formen på partiklar som flyter i atmosfären, "Berg sa." Denna information kan hjälpa klimatforskare att redogöra för hur mycket solljus dessa partiklar sprider sig tillbaka i rymden eller absorberar - och om de absorberar, hur mycket kommer det att värma upp den omgivande atmosfären. "
