Российские физики измерили взвесь голографической «линейкой» — Naked Science
6 минут
Редакция

Российские физики измерили взвесь голографической «линейкой»

Физики из Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) разработали метод экспресс-диагностики распределения частиц в газах и жидкостях на основе голограмм.

5-scientistsen
©Wikipedia

Оценка размеров и распределения частиц в аэрозоле и жидкостях нередко проводится при определении загрязнения биологических, технологических материалов и воздуха. Как правило, существующие методы требуют больших вычислительных мощностей и длительной подготовки, при этом ряд из них не рассчитаны на работу со средами с высоким содержанием частиц. В частности, широко распространенная техника динамического рассеяния света, предполагающая измерение рассеяния лазера на частицах в жидкости, позволяет установить только их размер и, кроме того, обладает другими ограничениями.

 

В рамках новой работы исследователи при оценке распределения частиц попытались совместить два принципиальных свойства: алгоритм обработки, позволяющий использовать небольшие вычислительные мощности, и высокую скорость для проведения экспресс-диагностики. Предложенный метод основан на извлечении голограммы Габора — первой голографической схемы, предложенной венгерским физиком Денешем Габором в 1947 году. В отличие от фотографий, во время извлечения голограмм производится запись не только интенсивности, но и фазы света. Это, в свою очередь, позволяет реконструировать трехмерное изображение объекта.

 

Схема метода: прохождение лазера через жидкость (I), формирование исходной голограммы (II), извлечение снимков двух соседних слоев (III), обработка путем корреляционного анализа (IV) / ©Tatiana A. Vovk et al., Scientific Reports, 2017

 

Объемное изображение частиц в жидкости ученые получали путем лазерной голографии. Поскольку лазер испускает когерентный свет, авторы с помощью математических алгоритмов могли фокусироваться на различных слоях субстанции после съемки. Так, из трехмерного изображения объема они извлекали только два снимка слоев, расположенных рядом, после чего обрабатывали и сопоставляли их посредством корреляционного анализа. Итоговую корреляционную зависимость команда распространяла на весь объем и рассчитывала прозрачность, среднее расстояние, размер и содержание частиц в среде.

 

По словам исследователей, описанный метод может использоваться для подвижных и статичных жидкостей в двух режимах. В отсутствие предварительной калибровки по определенному типу жидкости и частиц он позволяет сравнивать лишь концентрации последних, в том числе устанавливать большую. После извлечения нескольких голограмм, оценки их прозрачности, формы и размера становится возможным быстро измерить содержание частиц в отдельном слое или во всем объеме. Ожидается, что в будущем разработка может быть внедрена в отраслях, где необходим доступный и быстрый анализ, например мониторинг пыли в машинном масле. Также метод может найти применение в биологии, в частности обнаружении вирусов в клетках.

 

Подробности работы представлены в журнале Scientific Reports.

 

Ранее ученые из Московского физико-математического института (МФТИ) представили установку, которая измеряет степень слипания и размеры нанообъектов в коллоидных растворах посредством ультразвука. Новый метод может использоваться для углеродных нанотрубок и других наночастиц с крупным соотношением диаметра и длины, например графеновых нанодисков.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
9 апреля
5 минут
Ольга Иванова

Международная группа ученых, в которую вошли исследователи из России, показала, что одомашненные овцы и козы появились в Центральной Азии намного раньше, чем считалось. Это может изменить видение истории региона в древности.

9 апреля
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

Позавчера, 16:09
4 минуты
Илья Ведмеденко

Вчера состоялось торжественное событие: Южная Корея представила свой самый амбициозный военный проект — истребитель условно «нового» поколения. На опубликованных фото можно рассмотреть машину во всей красе.

Вчера, 06:49
7 минут
Александр Речкин

12 апреля исполняется 60 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году советский космонавт Юрий Гагарин на космическом корабле стартовал с космодрома Байконур и впервые в мире совершил орбитальный облет Земли. Полет в околоземном космическом пространстве продлился один час и 48 минут, после чего Гагарин успешно приземлился.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

9 апреля
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: