Сверхчувствительная абсорбционная спектроскопия – это не научная фантастика
В настоящее время оптическая абсорбционная спектроскопия
является мощным инструментом, используемым для самого разнообразного
практического применения в физике, химии, биологии и медицине. Но чаще
всего исследователям приходится искать компромисс между точностью и
скоростью исследований, а также шириной охватываемого экспериментом
диапазона частот. В своей последней работе ученые из США
продемонстрировали, что в широком диапазоне частот точность абсорбционной спектроскопии может быть существенно увеличена относительно распространенных экспериментальных методик; в этом случае она ограничена только квантовым шумом.
Спектры поглощения уже несколько десятилетий используются для
изучения структуры и динамики атомов и молекул. В фундаментальных
областях они позволяют получить информацию о термодинамических и
кинетических свойствах, а в прикладных – отлично работают в качестве
аналитических инструментов, позволяющих определить присутствие
конкретных молекулярных соединений и их концентрацию в исследуемом
образце.
Для использования абсорбционной спектроскопии было
разработано и успешно применяется множество экспериментальных подходов.
При этом используемые источники света, конфигурации образцов и техники
захвата фотонов «на выходе» экспериментальной установки существенно
различаются между собой, в зависимости от интересующего ученых диапазона
частот и целей эксперимента. Все эти методы позволяют сделать
один вывод:
не существует универсальной техники и исследовательского
метода, который удовлетворил бы запросы всех практических приложений
абсорбционной спектроскопии.
Всегда необходимо искать компромисс между шириной исследуемого
спектра, разрешением, чувствительностью и временем, необходимым для
сбора данных. Одновременно с этим новые цели, поставленные учеными в
молекулярной физике, требуют новых методик, сочетающих в себе скорость,
высокое спектральное разрешение, широкий охват спектра и высокую
чувствительность обнаружения и точного измерения оптических частот.
Решая эту проблему, совместная группа исследователей из National
Institute of Standards and Technology и University of Colorado (США)
предложила свою технологию исследований, точность которой, по их словам,
ограничена только квантовым шумом. Детали работы ученых были
опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Хорошими источниками света для абсорбционной спектроскопии стали разработанные в последнее время лазеры, формирующие так называемые частотные гребенки.
Эти устройства можно назвать эквивалентом миллионов монохроматических
лазеров; они сочетают в себе преимущества широкого спектрального охвата с
высокой яркостью излучения, допуская точные измерения электромагнитного
спектра (в настоящее время существуют методики, позволяющие достаточно
точно определить частоты всех «линий» в гребенке). Именно они были
использованы для доказательства утверждения относительно высокого
разрешения абсорбционной спектроскопии. Достичь результата позволило
объединение этого источника света с новым высокочувствительным
фурье-спектрометром на основе интерферометра Майкельсона, а также
решение в процессе множества проблем, подробнее о которых можно
прочитать в опубликованной журнальной статье.
Ученые разработали инновационную методику блокировки шума, который может возникнуть в установке. Их эксперименты показывают, что она может быть воссоздана в любом диапазоне частот, в частности в инфракрасном диапазоне.
Своей работой ученые не просто дали экспериментаторам
новый инструмент для исследований, но и показали, что частотные гребенки
открывают новый подход к широкополосной спектроскопии.
- Источник(и):
1. sci-lib.com
http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/sverkhchuvstvitelnaya-absorbtsionnaya-spektroskopiya-eto-ne-nauchnaya-fantastika
| 
