使用全息图识别自由流动的气溶胶粒子

医学 2020-10-17 23:53:17

根据堪萨斯州立大学最近的一项研究,自由流动的空气颗粒的全息图像可能有助于气候变化,生物武器监督者可以更好地监测大气层。

主要研究人员Matthew Berg,物理学副教授说,这项研究发表在Nature的科学报告中,是了解地球大气层气溶胶成分的关键。

“我们将这些小颗粒的小颗粒漂浮在空中,人们想知道它们是由什么组成的,但如果我们破坏它们,它可能会改变它们的形状,”伯格说。“到目前为止,还没有任何独特而自信的方法来确认其自然形态的颗粒大小和形状特性。我们已经解决了反问题。”

伯格在研究之前提到了从结果到后果的问题,气溶胶粒子的逆问题主要是基于数学计算的教育猜测。研究人员无法客观地定义自由浮动的气溶胶粒子,因为仅仅捕获粒子并在显微镜下观察它可能会改变其物理形状或大小。现在,它们可以将光波反射离开粒子并测量偏转。

该出版物中解释的方法采用粒子的全息图像,当它们使用两个重叠的激光器漂浮在空中时:一个红色和一个绿色。绿色激光是传统的方法,可用于测量光偏转;通过提供红色激光,它们还可以获得可以主观考虑各种粒子形状的三维图像。

“我们得到了两个属性 - 尺寸和形状 - 我们一直想要得到的,”伯格说。“我们仍然拥有人们在过去50年中所拥有的所有优势 - 光散射,无接触和测量可以快速完成 - 然后我们可以将它放在仪器上并在空中飞行。”

伯格正致力于将激光装置安装在无人驾驶飞机上,以测量大气中自由流动的气溶胶粒子。Berg说,从自然环境中去除颗粒可以改变颗粒形态。例如,如果颗粒在大气中被冻结并且科学家收集它们以将它们带回地面进行研究,则颗粒可以熔化并改变它们的形状和尺寸。

“如果我们考虑气候科学,他们想知道漂浮在大气中的颗粒的大小和形状,”伯格说。“这些信息可以帮助气候科学家解释这些粒子散射回太空或吸收多少阳光,如果它们吸收,它会加热周围大气的程度。”

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