|
|
Главная
»
2011
»
Август
»
5
» Импульсный лазер ChemCam – новый исследовательский инструмент марсохода Curiosity
|
|
|
|
|
Сравнительно новая технология, использующая луч лазера для испарения небольших частей твердых материалов, таких как горные породы, стекло и сталь, для проведения дальнейшего анализа их химического состава будет использована при дальнейшем изучении Марса. Благодаря небольшим габаритам и относительно низкой стоимости устройств, реализующих технологию ударной лазерной спектроскопии (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS), эта технология превращается из лабораторного исследовательского метода в общедоступный точный инструмент, позволяющий определить состав любого материала.
Специалисты НАСА тоже обратили свое внимание на все преимущества, предоставляемые технологией LIBS. В лабораториях НАСА была создана система LIBS, названная «ChemCam», которая будет установлена на новом марсоходе Curiosity (Любопытство), отправка которого на Марс запланирована в следующем году. Система «ChemCam» будет испарять материал с помощью микровзрывов, вызванных импульсами лазера, в секунду будет произведено до трех импульсов длительностью 5 наносекунд. Пиковая мощность каждого импульса будет составлять 10 МВт. Такой мощности, к примеру, недостаточно, что бы сделать сквозное отверстие в руке, но импульс оставит ожог на поверхности кожи. При проведении исследований для полного химического анализа потребуется около 15 секунд воздействия на материал лазерными импульсами с приведенными выше характеристиками.
Импульсы лазерного света испаряют часть материала, оставляя кратер, диаметром меньше миллиметра, превращая этот материал в плазму с температурой около 14000 градусов. В такой высокотемпературной плазме атомы вещества полностью лишены электронных оболочек, но, затем, по мере остывания плазмы, атомы начинают захватывать находящиеся неподалеку свободные электроны. Этот процесс сопровождается выделением энергии, которая выделяется в виде фотонов света с длиной волны, зависящей от вида вещества, атом которого захватывает электрон. Используя спектрометр можно с большой точностью определить длины волн излучаемого света и на основе этих данных вычислить точный химический состав вещества.
Свет лазера уже использовался ранее в технологиях спектрального анализа, но ранние системы требовали помимо лазера дополнительного устройства, с помощью которого вещество превращалось в высокотемпературную плазму. В технологии LIBS лазер выполняет сразу две функции, он нагревает материал до состояния плазмы и облучает светом электроны. Именно эта особенность технологии LIBS и обусловила нынешнее широкое ее распространение.
|
|
|
|
|
| |
