الٹرا فاسٹ لیزر کیمرہ امیجز ریئل ٹائم میں دہن

الٹرا فاسٹ لیزر کیمرہ امیجز ریئل ٹائم میں دہن

ٹائم سٹیمپ: 23 مارچ 2023 صبح 5:30 بجے

الٹرا فاسٹ لیزر کیمرہ تجربات میں استعمال کیا گیا۔
الٹرا فاسٹ لیزر کیمرہ: ایک، مٹی کے تیل کے شعلے کا اس کام میں مطالعہ کیا گیا ہے۔ b، آپٹیکل سگنلز جب شعلے میں موجود کاجل یا PAH مالیکیول جیسے نینو پارٹیکلز نینو سیکنڈ لیزر شیٹ کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ c، LS-CUP امیجنگ سسٹم کا اسکیمیٹک۔ (بشکریہ: یوگیشور ناتھ مشرا، پینگ وانگ، فلورین باؤر، یائیڈ ژانگ، ڈیگ ہینسٹورپ، اسٹیفن ول اور لیہونگ وی وانگ)

ایک انتہائی تیز رفتار سنگل شاٹ لیزر کیمرے نے تصویر بنائی ہے کہ کس طرح ہائیڈرو کاربن اب تک سب سے بڑی تفصیل کے ساتھ جلتے ہیں۔ دہن کے دوران ہونے والے عمل پر تازہ روشنی ڈالنے کے ساتھ ساتھ، تکنیک - طبیعیات دانوں اور انجینئروں کی ایک ٹیم نے تیار کی ہے۔ کیلی فورنیا انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کے امریکہ میں ، گوٹنبرگ یونیورسٹی سویڈن میں اور فریڈرک الیگزینڈر یونیورسٹی جرمنی میں - محققین کا کہنا ہے کہ جدید طبیعیات جیسے ہاٹ پلازما، سونولومینیسینس اور نیوکلیئر فیوژن میں بنیادی اسرار کو کھولنے میں مدد مل سکتی ہے۔ یہ ٹیکنالوجی بائیو میڈیکل امیجنگ کے لیے بھی کارآمد ثابت ہو سکتی ہے اور یہ مشاہدہ کرنے کے لیے کہ روشنی کس طرح مواد میں حقیقی وقت میں پھیلتی ہے۔

ہائیڈرو کاربن کے جلنے پر پولی سائکلک آرومیٹک ہائیڈرو کاربن (PAH) مالیکیولز اور کاجل کے ذرات پیدا ہوتے ہیں جن کی زندگی بہت مختصر ہوتی ہے (نینو سیکنڈز کی ترتیب پر) اور عام طور پر دہن کے رد عمل بہت تیز اور ایک شاٹ ہوتے ہیں – یعنی انہیں دہرایا نہیں جاتا۔ اس لیے دہن کا مطالعہ کرنے کے لیے ان عملوں کو پکڑنے کے لیے انتہائی تیز امیجنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔

محققین، کی قیادت میں یوگیشور ناتھ مشرانے ایک لیزر کیمرہ بنایا جو 12.5 بلین امیجز فی سیکنڈ کی ریکارڈ تیز رفتار سے ویڈیوز بنا کر ایسا کر سکتا ہے۔ یہ موجودہ تیز رفتار تکنیکوں سے کم از کم ایک ہزار گنا تیز ہے جو ایک ملین فریم فی سیکنڈ (fps) تک محدود ہے۔ نیا آلہ سنگل شاٹ لیزر شیٹ کمپریسڈ الٹرا فاسٹ فوٹو گرافی (LS-CUP) نامی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے دو جہتی پرت میں مواد کی تصویر کشی کرکے کام کرتا ہے۔

یہ طریقہ ایک نینو سیکنڈ دورانیے کی لیزر پلس کو نمونے پر فائر کرنے پر مبنی ہے، پچھلی تکنیکوں کے برعکس جس میں ایک ملین fps حاصل کرنے کے لیے متعدد دالیں استعمال کی گئیں۔ یہ دالیں کاجل کی طبعی اور نظری خصوصیات کو تبدیل کر سکتی ہیں کیونکہ لیزر نظام میں توانائی اور حرارت کا اضافہ کرتا ہے۔

"تکنیک ہمیں دہن کے دوران ہونے والی تیز رفتار حرکیات سے اہم پیرامیٹرز نکالنے کی اجازت دیتی ہے، جیسے پی اے ایچ مالیکیولز کی فلوروسینس لائف ٹائمز (جو ماحول کے لیے خطرناک ہیں)، کاجل نینو پارٹیکل سائز، کاجل کلسٹر سائز اور پارٹیکل ٹمپریچر،" مشرا بتاتے ہیں۔ "ہم نے پہلی بار 2 بلین ایف پی ایس پر PAHs کی سنگل شاٹ 1.25D تصویر لی ہے اور لیزر سے بکھرنے والی تصاویر سے، ان ہائیڈرو کاربن کے سائز کے نقشے حاصل کیے ہیں۔"

دو امیجنگ طریقوں کو یکجا کرنا

اس مطالعہ میں، ٹیم نے دو امیجنگ طریقوں کو ملایا: لیزر شیٹ (LS) امیجنگ اور کمپریسڈ الٹرا فاسٹ فوٹو گرافی (CUP)۔ مشرا بتاتے ہیں، "ایک لیزر شیٹ بنیادی طور پر ایک 2D نمونے کے 3D طیارے کو کاٹتی ہے۔ "لہذا یہ تحقیقاتی جہاز میں ہونے والی حرکیات کا ایک مقامی اور وقتی پروفائل فراہم کرتا ہے، مثال کے طور پر، ہنگامہ خیزی اور مختلف کیمیائی انواع کے درمیان تعامل۔ سنگل شاٹ امیجنگ کرنے کے لیے، ہم ایک معیاری اسٹریک کیمرے کی تصویر پر کمپریسڈ سینسنگ الگورتھم کا اطلاق کرتے ہیں،" وہ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا.

مشرا نے مزید کہا کہ کیمرہ پی اے ایچ اور کاجل جیسی کیمیکل پرجاتیوں کو ریئل ٹائم میں نینو سیکنڈ سے لے کر ذیلی نینو سیکنڈز کی ترتیب پر فلم سکتا ہے۔ "ایک بلین ایف پی ایس کے ساتھ، یہ دیکھنا ممکن ہے کہ پی اے ایچ سے کاجل کیسے تیار ہوتی ہے۔ ایک اور فائدہ یہ ہے کہ ہم ایک ہی وقت میں دو پرجاتیوں کو ریکارڈ کر سکتے ہیں کیونکہ کیمرہ میں دو تیز رفتار چینلز ہیں - ایسی چیز جو مقداری امیجنگ کے لیے انتہائی مفید ہے۔

محققین کے مطابق، جو اپنے کام کی رپورٹ کرتے ہیں۔ روشنی: سائنس اور ایپلی کیشنز، نئے کیمرے کو دہن کی تحقیق کے لیے پہلے سے موجود پلانر امیجنگ طریقوں کے ساتھ جوڑا جا سکتا ہے۔ ان کا کہنا ہے کہ اس طرح کے مطالعے کے علاوہ، LS-CUP کو ہائیڈروجن دہن، پلازما کی مدد سے دہن اور دھاتی پاؤڈر کے دہن کے حقیقی وقت کے مشاہدات کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔

جہاں تک مستقبل کے کام کا تعلق ہے، مشرا کا کہنا ہے کہ وہ اور ان کے ساتھی اب اپنی موجودہ اسکیم کے ساتھ دو چینل فلوروسینس انیسوٹروپی کو لاگو کرکے فیمٹوسیکنڈ دورانیے کی دالوں کا استعمال کرتے ہوئے PAH مالیکیول سائزنگ کے لیے حقیقی وقت میں الٹرا فاسٹ امیجنگ کرنے کی کوشش کریں گے۔ مشرا کا کہنا ہے کہ "ہم کاجل کے آکسیڈیشن اور گرافٹائزیشن میں اعلی لیزر فلونس کے اثرات کا بھی مطالعہ کر رہے ہیں - ایسے عمل جو کاربن پر مبنی نینو میٹریلز کے لیے بہت ساری تکنیکی ایپلی کیشنز کے لیے ضروری ہو سکتے ہیں۔"

ٹائم اسٹیمپ:

سے زیادہ طبیعیات کی دنیا