新型智能激光技術(shù)可更快、更靈敏地監(jiān)測(cè)溫室氣體

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一種基于激光的新技術(shù)，可以極大地提高我們分析包括溫室氣體在內(nèi)的各種材料和氣體的能力。在這項(xiàng)發(fā)表在《自然-光子學(xué)》（Nature Photonics）上的具體研究中，研究人員證明，他們基于實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)可以檢測(cè)單一氣體，在本例中是強(qiáng)效溫室氣體甲烷，其靈敏度比傳統(tǒng)的雙梳系統(tǒng)高出 22 倍。這種靈敏度的提高有朝一日可以幫助識(shí)別可能被忽視的微小泄漏或排放，從而為應(yīng)對(duì)氣候變化提供潛在幫助。 =##s;zj(%  
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光譜學(xué)是一種復(fù)雜的技術(shù)，科學(xué)家可以通過(guò)觀(guān)察不同材料與光的相互作用來(lái)識(shí)別和測(cè)量它們。正如三棱鏡能將白光分離成彩虹色一樣，光譜學(xué)也能將來(lái)自或穿過(guò)某種物質(zhì)的光分離開(kāi)來(lái)，從而揭示其獨(dú)特的 “指紋”，并提供有關(guān)其性質(zhì)和成分的寶貴信息。 ~gfA](N  
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NIST 的研究人員創(chuàng)造了一種改進(jìn)版的激光測(cè)量技術(shù)，稱(chēng)為雙梳光譜法。雙梳光譜學(xué)是一種分辨率特別高的光譜學(xué)形式，可以同時(shí)對(duì)多種顏色的光進(jìn)行精細(xì)檢查。 I NPYJ#%  
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新的激光測(cè)量技術(shù)改進(jìn)了舊的方法，使科學(xué)家能夠以驚人的精度控制激光脈沖的時(shí)間。這種精確的控制使他們能夠?qū)Ｗ⒂跇颖局讣y中最重要的部分，而忽略那些不能提供有用信息的區(qū)域。因此，更智能的系統(tǒng)可以比以前更快地檢測(cè)和測(cè)量物質(zhì)。 dDqr B-G  
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這種新方法有多種用途。例如，科學(xué)家可以利用它快速創(chuàng)建圖像，顯示氣體在空間中的分布情況。另外，如果研究人員不知道他們正在調(diào)查的區(qū)域內(nèi)到底有哪種氣體，他們可以使用一種叫做壓縮采樣的通用技術(shù)。這是一種 “聰明 ”的測(cè)量方法，集中在可能有重要信息的區(qū)域，而在其他地方進(jìn)行較少的測(cè)量。這種策略使整個(gè)過(guò)程的效率比傳統(tǒng)方法高出 10 到 100 倍。 0E?s>-b  
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可視化氣體羽流 C?[a3rNH(  
這項(xiàng)技術(shù)可以快速生成各種氣體云的詳細(xì)圖像。在這項(xiàng)研究中，研究人員創(chuàng)建了甲烷羽流的實(shí)時(shí)圖像。甲烷是一種強(qiáng)烈的溫室氣體，會(huì)導(dǎo)致氣候變化，因此能夠有效地檢測(cè)和解決這些泄漏問(wèn)題將有助于保護(hù)環(huán)境和改善空氣質(zhì)量。通過(guò)快速生成甲烷羽流圖像，科學(xué)家們可以迅速確定氣體泄漏的位置。 _^6|^PT.  
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這種技術(shù)不僅適用于檢測(cè)溫室氣體，而且適用于科學(xué)家需要識(shí)別和測(cè)量氣體的任何情況。 8NaL{j1`  
兩個(gè)激光器比一個(gè)好 'nlRY5@2  
自由形式雙梳光譜法的發(fā)音可能很拗口，但將其分解為幾個(gè)部分，并使其完美地結(jié)合在一起，就能更容易地理解這項(xiàng)技術(shù)的工作原理。 wUK7um  
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這種方法的核心在于獲得諾貝爾獎(jiǎng)的光學(xué)頻率梳，它是一種激光工具，能產(chǎn)生一系列等距、精確頻率的光，就像梳齒一樣。這種頻率梳用途廣泛，從精密計(jì)時(shí)到醫(yī)療診斷，甚至用于尋找難以捉摸的暗物質(zhì)。 $>'"