Language
Country/Area
No result found
Bạn có biết CARS sử dụng ba chùm tia laser để tạo ra các tín hiệu tuyệt vời không?
Trong khoa học hiện đại, những tiến bộ trong công nghệ quang học đã cung cấp cho chúng ta phương tiện để hiểu sâu hơn về cấu trúc và hành vi của vật chất. Trong số đó, Kỹ thuật quang phổ Raman phản Stokes mạch lạc (CARS) là một kỹ thuật quang phổ chính xác đã thu hút được sự chú ý rộng rãi trong cộng đồng khoa học. CARS kết hợp khả năng tạo tín hiệu mạnh mẽ với khả năng phát hiện đặc điểm rung động của phân tử, đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực như hóa học, vật lý và y sinh.
Công nghệ CARS, với độ nhạy cực cao và tính chọn lọc phân tử, cho phép chúng ta phát hiện sự hiện diện của các chất vết và đã trở thành một trong những thành tựu nghiên cứu quang học bổ sung cho nhau trong cộng đồng khoa học phương Đông và phương Tây.
Nguyên lý cơ bản của CARS
CARS là một quá trình quang học phi tuyến tính bậc ba liên quan đến ba chùm tia laser: chùm tia bơm, chùm tia Stokes và chùm tia thăm dò. Khi ba chùm tia này tương tác bên trong mẫu, một tín hiệu quang học đồng nhất ở tần số phản Stokes sẽ được tạo ra. Cốt lõi của quá trình này là sự khác biệt về tần số giữa ánh sáng bơm và ánh sáng Stokes (ωp−ωS) phải phù hợp với tần số cộng hưởng Raman bên trong vật liệu để tăng cường tín hiệu một cách hiệu quả.
Trên thực tế, quang phổ CARS đo chất lượng của các đặc điểm rung động bằng cách tập trung một cách mạch lạc các tín hiệu do nhiều phân tử tạo ra, thay vì chỉ cộng chúng lại một cách tùy ý.
Lịch sử kỹ thuật
Khái niệm CARS lần đầu tiên được đề xuất vào năm 1965 bởi hai nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm khoa học của Ford Motor Company, P. D. Maker và R. W. Terhune. Họ đã sử dụng tia laser ruby xung trong các thí nghiệm của mình và lần đầu tiên báo cáo về hiện tượng CARS. Sau nhiều năm phát triển, thuật ngữ CARS được Begley và cộng sự từ Đại học Stanford chính thức đặt tên vào năm 1974.
Đằng sau lịch sử rực rỡ của CARS là quá trình khám phá bước sóng, năng lượng và vật chất của vô số nhà khoa học.
So sánh phổ CARS và Raman
Phổ kế CARS và Raman có nhiều điểm tương đồng, nhưng phương pháp cơ bản của chúng lại khác nhau. Phổ Raman chủ yếu dựa vào một nguồn laser duy nhất và tín hiệu phát xạ tự phát; trong khi CARS yêu cầu hai nguồn laser xung để có các chuyển đổi được điều khiển mạch lạc. Điều này làm cho tín hiệu CARS thường có cường độ cao hơn tín hiệu Raman gấp nhiều lần và có đặc điểm thân thiện với người dùng khi phát hiện, chẳng hạn như tín hiệu anti-Stokes nằm ở phía màu xanh và không bị ảnh hưởng bởi quá trình trích xuất.
Ứng dụng của CARS
Kính hiển vi CARS
CARS có nhiều ứng dụng trong chụp ảnh vi mô, đặc biệt là chụp ảnh không xâm lấn lipid trong các mẫu sinh học. Công nghệ này cho phép các nhà nghiên cứu quan sát những thay đổi bên trong tế bào, mang lại góc nhìn mới cho việc nghiên cứu sinh học tế bào.
Chẩn đoán sự cháy
Phổ CARS cũng có thể được sử dụng để đo nhiệt vì cường độ tín hiệu CARS có liên quan chặt chẽ đến nhiệt độ của vật liệu. Tính chất này khiến CARS trở thành công nghệ phổ biến để theo dõi khí nóng và ngọn lửa, cho phép các nhà nghiên cứu quan sát những thay đổi động trong quá trình đốt cháy.
Các ứng dụng khác
CARS hiện cũng đang được sử dụng để phát triển máy dò bom mặt đất, cho thấy tiềm năng ứng dụng của nó trong lĩnh vực an ninh.
Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, tiềm năng của CARS trong nhiều lĩnh vực vẫn là vô tận, chờ đợi chúng ta khám phá và phát hiện.
Tóm lại, CARS, với tư cách là công nghệ quang học tiên tiến, không chỉ là một công cụ nghiên cứu khoa học mà còn là cửa sổ nhìn vào chiều sâu của thế giới vật chất. Chúng ta nên suy nghĩ xem còn những hiện tượng chưa biết nào khác đang chờ CARS khám phá và giải mã?
