Portal informacyjny
Nauki ścisłe
Pomiary za pomocą światła
Naukowcy z Instytutu Fizyki UMK opracowali nową metodę pomiaru temperatury i ilości gazu za pomocą samego światła, bez kontaktu fizycznego ani kalibracji pomiaru.
Osiągnięcie badaczy z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu otwiera nowe możliwości niezwykle dokładnych, bezkontaktowych pomiarów w nauce, przemyśle oraz monitorowaniu środowiska. O wynikach badań oraz możliwościach ich zastosowania można przeczytać w uznanym czasopiśmie Physical Review Letters. Autorami artykułu "Leveraging Resonant Frequencies of an Optical Cavity for Spectroscopic Measurement of Gas Temperature and Concentration" są: prof. dr hab. Daniel Lisak, mgr Vittorio D'Agostino, dr Szymon Wójtewicz, dr hab. Agata Cygan, prof. UMK, mgr Marcin Gibas, prof. dr hab. Piotr Wcisło, prof. dr hab. Roman Ciuryło oraz dr hab. Katarzyna Bielska, prof. UMK z Instytutu Fizyki UMK.
Naukowcy, analizując jak cząsteczki tlenku węgla przesuwają rezonanse wewnątrz wnęki optycznej, określili temperaturę gazu z wyjątkową precyzją – niepewność pomiaru wynosiła zaledwie 82 części na milion. Metoda ta działa nawet przy stosunkowo wysokich ciśnieniach, przy których poprzednie techniki optyczne miały problemy.
Zamiast mierzyć ilość absorbowanego światła, technika opiera się na tym, jak częstotliwość rezonansowa światła we wnęce optycznej zmienia się w wyniku interakcji z gazem, co czyni ją mniej podatną na błędy w pomiarach natężenia światła – tłumaczą autorzy badań.
To samo podejście pozwoliło im również zmierzyć stężenie gazu z względną niepewnością pomiaru wynoszącą 250 części na milion, co dorównuje lub przewyższa standardowe czujniki kontaktowe. Ponieważ metoda ta opiera się w całości na kwantowych właściwościach cząsteczek i precyzyjnych pomiarach częstotliwości światła, nie wymaga regularnej kalibracji i może być rozszerzona na inne gazy, takie jak wodór, dwutlenek węgla, tlen i inne. A to z kolei daje dużo większe możliwości wykorzystania wyników pomiarów nie tylko w nauce, ale także w przemyśle oraz w satelitarnym monitoringu atmosfery Ziemi.
