Language
Country/Area
No result found
Một cuộc cách mạng trong phát hiện ở độ cao lớn: Làm thế nào để đo oxit nitơ trong tầng bình lưu bằng phương pháp quang phổ quang âm?
Vào những năm 1960, các nhà khoa học lần đầu tiên khám phá cách sử dụng quang phổ quang âm để đo chính xác nồng độ khí cao trong khí quyển, một kỹ thuật độc đáo đã phát triển thành một công cụ quan trọng để theo dõi oxit nitơ trong khí quyển. Theo thời gian và công nghệ ngày càng tiến bộ, quang phổ quang âm không chỉ cung cấp dữ liệu chính xác cho cộng đồng khoa học mà còn đóng vai trò không thể thiếu trong nghiên cứu ô nhiễm không khí và biến đổi khí hậu.
Phổ quang âm là phương pháp đo lường tác động của năng lượng điện từ hấp thụ lên vật chất, sử dụng âm thanh để phát hiện năng lượng đó.
Nguồn gốc của quang phổ quang âm có từ năm 1880, khi Alexander Graham Bell phát hiện ra rằng các tấm ánh sáng mỏng sẽ tạo ra âm thanh khi chúng được ánh sáng mặt trời chiếu nhanh và bị ngắt quãng. Với các thí nghiệm tiếp theo, các nhà khoa học đã biết rằng không chỉ ánh sáng khả kiến mà cả ánh sáng hồng ngoại và cực tím cũng có thể gây ra âm thanh. Khám phá này cuối cùng đã đặt nền tảng cho việc phát hiện ở độ cao lớn trong tương lai.
Ngày nay, các máy dò quang âm hiện đại đã trải qua một loạt cải tiến dựa trên công nghệ ban đầu của Bell. Những cải tiến này không chỉ làm tăng độ nhạy của phép đo mà còn biến quang phổ quang âm thành một công cụ hiệu quả để hỗ trợ giám sát khí tầng bình lưu. Ánh sáng mặt trời truyền thống được thay thế bằng tia laser hiện đại mạnh mẽ, không chỉ làm tăng cường độ ánh sáng mà còn tăng cường hiệu ứng âm thanh tạo ra. Kỹ thuật này, được gọi là quang phổ quang âm laser (LPAS), đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện các loại khí như nitơ oxit.
Bằng cách sử dụng phương pháp quang phổ quang âm laser, các nhà khoa học có thể đo nồng độ khí xuống tới vài phần tỷ.
Đối với các phép đo trong nhà, các công nghệ mới này cũng có một số thay đổi, chẳng hạn như thay thế tai bằng micrô nhạy và sử dụng bộ khuếch đại khóa để khuếch đại tín hiệu hơn nữa, do đó âm thanh thu được có thể được phát hiện chính xác hơn. Việc bao bọc mẫu khí hình trụ cũng giúp khuếch đại tín hiệu âm thanh bằng cách điều chỉnh tần số điều chế. Việc tích hợp các công nghệ này cải thiện thêm độ nhạy của quang phổ quang âm. Để đạt được kết quả phát hiện tốt hơn.
Vào đầu những năm 1970, nhà khoa học Battelle và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng thành công công nghệ này để đo lường những thay đổi trong oxit nitric ở độ cao 28 km. Những dữ liệu này cung cấp cơ sở để hiểu cách oxit nitơ do con người tạo ra làm trầm trọng thêm vấn đề suy giảm tầng ôzôn. Quan trọng thẩm quyền giải quyết. Những nghiên cứu ban đầu này đã cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc xây dựng các chính sách bảo vệ môi trường sau này.Phổ quang âm đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá và phát hiện nhiều loại mẫu khác nhau.
Phổ quang âm có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Trong thử nghiệm mẫu sinh học, các nhà nghiên cứu có thể đánh giá trực tiếp thành phần hóa học của mẫu mà không cần phải phá hủy hoặc xử lý hóa học. Thông tin này đặc biệt quan trọng để nghiên cứu các tương tác hóa học trong sinh vật biển hoặc xương, và cũng có thể hữu ích để kiểm tra cấu trúc bên trong của xương ở những người bị loãng xương.
Đồng thời, các nhà khoa học cũng không ngừng khám phá các giải pháp mới cho các ứng dụng chi phí thấp, có kế hoạch tích hợp công nghệ quang phổ quang âm vào quy trình sản xuất để giảm chi phí và tăng khả năng tiếp xúc của người dùng. Trong hai thập kỷ qua, nhiều thiết bị giá rẻ đã có sẵn có thể được sử dụng để phát hiện rò rỉ hoặc kiểm soát nồng độ carbon dioxide. Nền tảng kỹ thuật của chúng chủ yếu dựa vào các nguồn nhiệt giá rẻ, thiết kế thu nhỏ và thiết bị điện tử tương tự.
Trong tương lai, quang phổ quang âm có thể hiện thực hóa các thiết bị vi cơ học tích hợp hoàn toàn và tăng khả năng ứng dụng của nó.
Phổ quang âm cũng cho thấy tiềm năng trong quân đội, đặc biệt là trong việc phát hiện các tác nhân hóa học độc hại. Nhờ độ nhạy cao, công nghệ này có hiệu quả trong việc xác định lượng vết hóa chất liên quan đến các cuộc tấn công bằng hóa chất. Ngoài ra, phạm vi ứng dụng của cảm biến LPAS không chỉ bao gồm công nghiệp mà còn bao gồm các lĩnh vực như an ninh và y học, chẳng hạn như phân tích hơi thở, điều này càng mở rộng triển vọng ứng dụng của công nghệ quang phổ quang âm.
Với sự đổi mới công nghệ liên tục và sự mở rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, quang phổ quang âm sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các ứng dụng y sinh và giám sát môi trường trong tương lai. Đồng thời, với sự tiến bộ của công nghệ thực nghiệm, liệu chúng ta có chứng kiến nhiều khám phá mới về bảo vệ môi trường trong tương lai không?
