Российские физики измерили взвесь голографической «линейкой» — Naked Science
25.04.2017
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.
Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

Вчера, 20:38
Илья Ведмеденко

Российские судостроители спустили на воду головное скоростное пассажирское судно на подводных крыльях «Метеор 120Р». Предполагается, что оно ни в чем не уступает зарубежным аналогам.

2 часа назад
Сергей Васильев

Ученые показали, что лунная магнитосфера просуществовала лишь около 500 миллионов лет, а более поздние магнитные породы, которые обнаруживают на спутнике, появились без ее участия в плазме метеоритных ударов.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

1 августа
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: