Loading...

Новый лазер поможет мониторить загрязнения воздуха
Фото лазерной установки. Источник: Станислав Леонов

Новый импульсный лазер, созданный российскими и немецкими учеными, оказался способен регистрировать молекулы в уникальном спектре инфракрасного излучения. Устройство позволит отследить загрязнения воздуха на производственных предприятиях и в атмосфере, также на его основе можно разработать новые методы диагностики заболеваний. Результаты работы опубликованы в Optics Express.

«Исторически так сложилось, что после изобретения лазера в 60-х годах дальнейшие разработки в основном сосредоточились на видимой и ближней инфракрасной областях, а все, что дальше, — пустовало. Не было таких активных сред, которые бы оказались достаточно эффективны и не требовали каких-то особых подходов. Наш же лазер работает при комнатных условиях и демонстрирует самый широкий на сегодняшний день диапазон генерируемых длин волн — от 3,7 до 5,3 микрометра, что позволяет вместо десяти лазеров использовать один», — рассказал руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, сотрудник лаборатории инновационных лазерных систем Физического института имени П.Н. Лебедева РАН Станислав Леонов.

Совместная разработка ученых из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (Троицк), МГТУ имени Н.Э. Баумана (Москва) и Университета Дуйсбурга-Эссена (Германия) работает в малоизученном среднем инфракрасном диапазоне, что позволяет получить ранее недоступную информацию о большем количестве химических соединений, их состоянии и концентрации. Основой нового устройства служит кристалл селенида цинка с примесью железа, созданный по уникальной технологии изготовления лазерных элементов.

Изначально перед учеными стояла задача создать устройство, которое сможет работать в нужном инфракрасном диапазоне, однако им удалось превзойти полученные результаты. Физики сконструировали и построили новый лазер, а затем с его помощью измерили концентрацию углекислого газа в атмосфере и после выдыхания человеком; опасного угарного газа в воздухе из легких курильщика и в дыме тлеющей бумаги; а также парникового газа N2O, который иногда называется «веселящим газом».

Для усиления чувствительности прибора физики использовали внутрирезонаторную спектроскопию. Они добились того, что луч многократно взаимодействует с исследуемыми веществами внутри резонатора — одной из основных частей прибора. За счет множества «столкновений» устройство может обнаруживать даже небольшое количество присутствующих соединений, например газов, токсичных соединений или биомаркеров заболеваний. При разработке ученые использовали недорогие материалы, поэтому одним из важных преимуществ нового лазера является его экономическая доступность для практического использования в перспективе.