Feidhmchláir Léasair Femtosecond sa Leigheas

A Léasair Femtosecondis gléas ginte "solas bíog ultra-ghearr" é a astaíonn solas ar feadh tréimhse ultra-ghearr nach bhfuil ach thart ar an trilliúnú cuid soicind. Is é Fei an giorrúchán ar an réimír femto i gCóras Idirnáisiúnta na nAonad, agus 1 femtosecond=1×10^-15 soicind. Ní scaoileann an solas cuisle mar a thugtar air solas ach ar feadh nóiméad. Is é an t-am astaíochta solais a bhaineann le splanc ceamara ná thart ar 1 microsecond, mar sin níl ach thart ar aon billiúnú dá chuid ama ag an solas bíog ultra-ghearr femtosecond chun solas a astú. Mar is eol dúinn go léir, eitlíonn luas an tsolais ar luas gan sárú 300,000 ciliméadar in aghaidh an tsoicind (ag cur timpeall an domhain seacht n-uaire go leith in aon soicind). Mar sin féin, i femtosecond amháin, ní théann an solas chun cinn ach 0.3 miocrón.

De ghnáth, bainimid úsáid as splanc-ghrianghrafadóireacht chun staid mheandarach na rudaí gluaisteacha a ghabháil. Ar an gcaoi chéanna, má úsáideann tú léasair femtosecond chun splancadh, is féidir gach blúire d'imoibriú ceimiceach a tharlaíonn ar luas foréigneach a fheiceáil. Chun seo a dhéanamh, is féidir léasair femtosecond a úsáid chun staidéar a dhéanamh ar rúndiamhra imoibrithe ceimiceacha.

Téann imoibrithe ceimiceacha ginearálta ar aghaidh tar éis dul trí stát idirmheánach le fuinneamh ard, an "stát gníomhachtaithe" mar a thugtar air. Bhí an stát gníomhachtaithe tuartha go teoiriciúil ag an gceimiceoir Arrhenius chomh luath le 1889, ach toisc go raibh sé ann ar feadh nóiméad an-ghearr, níorbh fhéidir é a thabhairt faoi deara go díreach. Ach léirigh léasair femtosecond go raibh sé ann go díreach ag deireadh na 1980í, sampla d'úsáid léasair femtosecond chun imoibrithe ceimiceacha a aimsiú. Mar shampla, díscaoileann an móilín cyclopentanone isteach i aonocsaíd charbóin agus 2 mhóilín eitiléine sa stát gníomhachtaithe.

Sa lá atá inniu ann, úsáidtear léasair femtosecond freisin i raon leathan réimsí mar fhisic, ceimic, eolaíochtaí beatha, leigheas agus innealtóireacht. Go háirithe, táthar ag súil go n-osclófar féidearthachtaí nua éagsúla i réimsí na cumarsáide, na ríomhairí agus an fhuinnimh de bharr na comhcheangail solais agus leictreonaic. Tá sé seo toisc gur féidir le déine an tsolais méideanna móra faisnéise a tharchur ó áit amháin go háit eile gan beagnach aon chaillteanas, rud a fhágann go bhfuil cumarsáid optúil níos tapúla fós. I réimse na fisice núicléach, tá tionchar mór déanta ag léasair femtosecond. Toisc go bhfuil réimse leictreach an-láidir ag solas pulsed, is féidir leictreoin a luasghéarú chun luas an tsolais a dhúnadh laistigh de 1 femtosecond, ionas gur féidir é a úsáid mar "luasaire" chun leictreoin a luasghéarú.

Feidhm sa Leigheas
Mar a luadh thuas, ar fud an domhain laistigh de femtoseconds, tá fiú solas reoite agus ní féidir bogadh i bhfad, ach fiú ar an scála ama, adaimh agus móilíní in ábhar agus leictreoin taobh istigh sliseanna ríomhaire fós ag gluaiseacht laistigh den chiorcad. Má úsáideann tú cuisle femtosecond is féidir leat é a stopadh láithreach agus staidéar a dhéanamh ar cad a tharlaíonn. Chomh maith le splancadh chun stop a chur leis an am, is féidir le léasair femtosecond micriphoill a dhruileáil i miotail le trastomhas chomh beag le 200 nanaiméadar (dhá dheich míleú de milliméadar). Ciallaíonn sé seo go n-éireoidh an solas pulse ultra-ghearr atá comhbhrúite agus faoi ghlas taobh istigh i dtréimhse ghearr ama éifeacht iontach aschuir ultra-ard gan damáiste breise a dhéanamh don timpeallacht. Ina theannta sin, is féidir le solas bíogach léasair femtosecond íomhánna tríthoiseach de réada a ghabháil go mion an-mhín. Tá grianghrafadóireacht íomhánna steiréascópach an-úsáideach i ndiagnóis leighis, agus mar sin osclaítear réimse taighde nua ar a dtugtar tomagrafaíocht trasnaíochta optúla. Is íomhá tríthoiseach í seo d’fhíocháin bheo agus de chealla beo a gabhadh ag baint úsáide as léasair femtosecond. Mar shampla, dírítear cuisle an-ghearr solais ar an gcraiceann. Léirítear an solas cuisle ar dhromchla an chraiceann, agus astaítear cuid den solas cuisle isteach sa chraiceann. Tá an taobh istigh den chraiceann comhdhéanta de go leor sraitheanna. Preabtar an solas cuisle a théann isteach sa chraiceann ar ais mar sholas bíge beag. Ó macallaí na soilse cuisle éagsúla seo sa solas frithchaite, is féidir struchtúr inmheánach an chraiceann a fhios.

Ina theannta sin, tá praiticiúlacht iontach ag an teicneolaíocht seo i míochaine oftalmach, atá in ann íomhánna tríthoiseach den reitine a ghabháil go domhain sa tsúil. Ligeann sé seo do dhochtúirí fadhbanna a dhiagnóiseadh lena bhfíocháin. Níl an cineál seo scrúdaithe teoranta do na súile. Má sheoltar léasair isteach sa chorp ag baint úsáide as snáithíní optúla, féadfaidh sé fíocháin orgáin éagsúla sa chorp a scrúdú. Sa todhchaí, d'fhéadfadh sé a bheith indéanta fiú a bhrath cibé an bhfuil sé iompú isteach i ailse.

Cloig ultra-bheachta a bhaint amach
Creideann eolaithe, má úsáidtear solas infheicthe chun clog léasair femtosecond a dhéanamh, beidh sé in ann am a thomhas níos cruinne ná clog adamhach, agus beidh sé mar an clog is cruinne ar domhan sna blianta atá romhainn. Má tá an clog cruinn, feabhsaíonn sé go mór cruinneas an GPS (Córas Suite Domhanda) a úsáidtear le haghaidh loingseoireachta carr.

Cén fáth ar féidir le solas infheicthe clog cruinn a dhéanamh? Tá gach clog agus uaireadóirí fíor-riachtanach chun luascadáin agus giaranna a ghluaiseacht. Trí luascadán a luascadh le minicíocht creathadh beacht, rothlaíonn na giaranna ar feadh soicind, agus ní haon eisceacht iad cloig chruinne. Dá bhrí sin, chun clog níos cruinne a dhéanamh, is gá luascadán a úsáid le minicíocht creathadh níos airde. Tá cloig Grianchloch (cloig a úsáideann ascalaithe criostail in ionad luascadáin) níos cruinne ná cloig luascadáin toisc go ascalaíonn an t-athshonadóir Grianchloch níos mó uaireanta in aghaidh an tsoicind.

Tá minicíocht ascalaithe thart ar 9.2 gigahertz ag an gclog adamhach caeisiam a úsáidtear faoi láthair mar an gcaighdeán ama (réimír an aonaid idirnáisiúnta gigahertz, 1 gigahertz=10^9). Úsáideann an clog adamhach minicíocht ascalaithe nádúrtha na n-adamh caeisiam agus cuireann sé micreathonnta a bhfuil a minicíocht ascalaithe comhsheasmhach in ionad an luascadáin. Níl a chruinneas ach soicind amháin sna deich milliún bliain. I gcodarsnacht leis sin, tá minicíocht ascalaithe ag solas infheicthe atá 100,000 go 1,000,000 uaireanta níos airde ná an mhinicíocht ascalaithe micreathonn. Is é sin, is féidir fuinneamh solais infheicthe a úsáid chun cloig bheachtais a chruthú atá na milliúin uair níos cruinne ná cloig adamhach. Tá an clog is cruinne ar domhan a úsáideann solas infheicthe anois tógtha go rathúil i saotharlann.

Is féidir teoiric na coibhneasachta Einstein a fhíorú le cabhair ón gclog beacht seo. Chuireamar clog cruinn amháin den sórt sin sa tsaotharlann agus an ceann eile san oifig thíos staighre, agus rinneamar breithniú ar chásanna féideartha. Tar éis uair an chloig nó dhó, bhí an toradh mar a bhí tuartha ag teoiric na coibhneasachta Einstein. Mar gheall ar an dá Tá "réimsí imtharraingthe" difriúla idir na hurláir, mar sin ní léiríonn an dá chlog an t-am céanna a thuilleadh, agus ritheann an clog thíos staighre níos moille ná an clog thuas staighre. Dá n-úsáidfí clog níos cruinne, b’fhéidir go n-inseodh fiú na huaireadóirí a chaitear ar an chaol agus ar an rúitín amanna éagsúla an lá sin. Is féidir linn go simplí taithí a fháil ar charm na coibhneasachta le cabhair ó chloig chruinne.

luas solais ag moilliú síos teicneolaíocht
I 1999, d'éirigh leis an Ollamh Rainer Howe ó Ollscoil Hubbard sna Stáit Aontaithe an solas a mhoilliú go 17 méadar in aghaidh an tsoicind, luas gur féidir le gluaisteáin teacht suas leis, agus ansin mhoilligh sé solas go luas ar féidir fiú rothair teacht suas leis. Baineann an turgnamh seo leis an taighde is ceannródaí san fhisic. Ní thugann an t-alt seo isteach ach dhá eochair do rath an turgnaimh. Is é ceann amháin "scamall" a thógáil d'adaimh sóidiam ar teocht an-íseal gar do absalóideach náid (-273.15 céim ), stát gáis speisialta ar a dtugtar comhdhlúthán Bose-Einstein. Is léasair é an ceann eile a choigeartóidh an minicíocht creathadh (léasair rialaithe), agus é a úsáid chun scamall adamh sóidiam a shoilsiú, agus tarlaíonn rud éigin dochreidte.

Úsáideann eolaithe léasair rialaithe ar dtús chun an solas cuisle a chomhbhrú i néal na n-adamh agus é a mhoilliú go mór. Ansin cas siad as an léasair rialaithe agus imíonn an solas cuisle. Stóráiltear an fhaisnéis a iompraítear ar an solas bíge i scamall na n-adamh. . Ansin tá sé ionradaithe le léasair rialaithe, agus tá an solas Pulse athchóiriú agus siúl amach as an scamall na n-adamh. Mar thoradh air sin, leathnaítear an chuisle comhbhrúite ar dtús arís agus athchóirítear an luas. Tá an próiseas iomlán chun faisnéis faoi sholas bíogach a ionchur isteach sa scamall adamhach an-chosúil le léamh, stóráil agus athshocrú i ríomhaire. Mar sin, is féidir leis an teicneolaíocht seo cabhrú le réadú ríomhairí chandamach a bhaint amach.

Ó shaol na "femtosecond" go "attosecond"

Tá femtoseconds thar ár samhlaíocht. Anois táimid ag dul isteach i saol na n-atoseconds, atá níos giorra ná femtoseconds. Is é Ah an giorrúchán ar an réimír "atto" de Chóras Idirnáisiúnta na nAonad. 1 soicind=1×10^-18 soicind=an mhíle cuid de femtosecond. Ní féidir bíoga attosecond a dhéanamh le solas infheicthe toisc gur gá solas tonnfhad níos giorra a úsáid chun na bíoga a ghiorrú. Mar shampla, más mian leat cuisle a chruthú ag baint úsáide as solas dearg infheicthe, tá sé dodhéanta cuisle a chruthú níos giorra ná an tonnfhad sin. Tá teorainn de thart ar 2 femtoseconds ag solas infheicthe, mar sin úsáideann bíoga attosecond x-ghathanna nó gáma-ghathanna le tonnfhaid níos giorra. Níl sé soiléir cad a aimseofar amach anseo ag baint úsáide as bíoga attosecond X-ghathaithe. Mar shampla, trí úsáid a bhaint as flashes attosecond chun bithmhóilíní a shamhlú ligeann dúinn a gcuid gníomhaíochtaí a bhreathnú ar scála ama an-ghearr agus b'fhéidir struchtúr bithmhóilíní a aithint.

Eolas teagmhála:

Má tá aon smaointe agat, bíodh leisce ort labhairt linn. Is cuma cén áit a bhfuil ár gcustaiméirí agus cad iad na riachtanais atá againn, leanfaimid ár gcuspóir chun ardchaighdeán, praghsanna íseal, agus an tseirbhís is fearr a sholáthar dár gcustaiméirí.