Ученые СПбГУПТД создали спектральный прибор для изучения однократных и быстропротекающих процессов
08 ноября 2021 г.
Прибор для изучения однократных быстропротекающих процессов разработан на кафедре физики Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД). Он может применяться не только в лабораториях, но и на борту спутников или на зондах в верхних слоях атмосферы для изучения спектра различных космических объектов и Солнца.
Ученые уже давно широко применяют спектральные приборы для научных исследований. Спектрометры пропускают излучение от источника света через исследуемый образец. Анализ спектра прошедшего излучения содержит важную информацию для ученых о свойствах исследуемого вещества, что позволяет целенаправленно менять эти свойства и создавать как новые материалы, так и приборы.
Есть спектральные приборы, которые регистрируют спектры чуть ли не часами. Но как получить спектр, если речь идет о кратковременной вспышке, излучение от которого длится тысячные или миллионные доли секунды и возникает спонтанно, например, вспышки на Солнце? Или как провести исследование воздействия на вещество мощного лазерного излучения с длительностью импульса в микросекунды и менее? В определенных диапазонах длин волн получение спектра излучения при таких кратковременных и однократных процессах возможно только с помощью быстродействующих спектрометров на интересующий интервал длин волн.
Прибор для изучения таких кратковременных излучений был создан под руководством доктора физико-математических наук, профессора Университета промышленных технологий и дизайна Константина Иванова. Устройство способно записывать спектр за миллионные доли секунды, при этом излучение объекта может быть однократным и возникать и повторяться спонтанно. На данный момент прибор выглядит довольно массивно, но исследования показали, что при определенной ориентации магнитного поля по отношению к кристаллографическим осям монокристалла амплитудное значение импульсного магнитного поля можно уменьшить до нескольких Тесла. «Это позволяет свести объем всей установки до размеров обычной книги», - поясняет автор разработки, профессор СПбГУПТД Константин Иванов.
Прибор содержит охлаждаемый, быстродействующий неселективный в определенном диапазоне длин волн приёмник излучения. Запись сигнала с приемника в аналоговой и цифровой формах осуществляется на запоминающем осциллографе. «Время записи спектра равно четверти периода импульсного магнитного поля, при этом воздействие источника излучения может быть однократным», - объяснил процесс работы прибора профессор. Разработанный новый физический принцип получения спектра, используемый при создании спектрометра, позволит ученым регистрировать излучение в инфракрасном, субмиллиметровом и терагерцовом диапазонах длин волн. Подобные приборы дают возможность изучать физику и химию процессов, спонтанно создающих однократное и кратковременное излучение.
Источник: Научная Россия