Физики из Китая и США впервые реализовали в эксперименте метод получения высокоэнергетических электронных пучков из плазмы, основанный на использовании двух когерентных лазерных импульсов, направленных под углом друг к другу. За счет интерференции электромагнитных волн и пондеромоторного дрейфа электроны сначала захватываются из плазмы, а затем ускоряются, образуя пучок с энергией до 300 мегаэлектронвольт. Такой подход авторы назвали «оптической ракетой» и предлагают использовать его для усовершенствования современных установок для ускорения электронов, а также для изучения взаимодействия электромагнитных волн в плазме, сообщают ученые в Physical Review Letters.

Поскольку все частицы в плазме находятся в ионизированном состоянии, то ее свойства определяются в первую очередь коллективными электромагнитными взаимодействиями. Например, электродинамические свойства плазмы определяются наличием электромагнитных волн, которые могут по ней распространяться. Один из способов получения этих волн в лабораторных условиях — облучение плазмы высокоэнергетическими лазерными импульсами или ускоренными заряженными частицами. Именно такой подход физики предлагают использовать, в частности, для кильватерного ускорения электронов: при одновременном возбуждении электромагнитной волны в плазме и облучении ее электронным пучком, электроны из пучка захватываются волной и ускоряются до энергии порядка гигаэлектронвольта.

Группа физиков из США и Китая под руководством Дональда Умстадтера (Donald Umstadter) из Университета Небраски-Линкольна показала, что те же явления, которые применяют для ускорения электронов, можно использовать и для захвата электрона непосредственно из плазмы и генерации высокоэнергетических электронных пучков. Для этого ученые использовали эффекты, теоретически описанные более двадцати лет назад, — пондеромоторный дрейф (движение заряженных частиц в неоднородном осциллирующем электромагнитном поле) и интерференцию нескольких электромагнитных волн в плазме. Основная идея предложенного эксперимента состояла в том, что плазма облучалась не одним, а одновременно двумя очень мощными когерентными лазерными импульсами, которые фокусировались в заданной точке и были направлены под углом друг к другу. При этом в зависимости от разницы фаз и плотности плазмы электроны с большей или меньшей вероятностью притягивались и ускорялись электромагнитной волной.

В эксперименте физики использовали фемтосекундные лазерные импульсы интенсивностью более 1020 ватт на квадратный сантиметр, с длиной волны 800 нанометров и длительностью около 30–40 фемтосекунд. Угол между двумя пучками с горизонтальной поляризацией составлял 155 градусов, в результате чего после интерференции возникал очень сильный градиент интенсивности волны, что и приводило к захвату электронов. Ученые варьировали временную задержку между двумя импульсами и обнаружили, что в зависимости от того, какой из импульсов идет раньше (сонаправленный с образующимся электронным пучком — в который «засасываются» те электроны из плазмы, которые потом исследуются на выходе, или второй — инжекторный — импульс), зависит количество захваченных из плазмы электронов и их энергия после ускорения.

Оказалось, что при взаимодействии с обеими электромагнитными волнами, электроны захватываются волной в три этапа под действием градиента интенсивности и пондеромоторных сил со стороны каждой из волн. При этом если первой идет волна, сонаправленная с образующимся электронным пучком, то при захвате электронов доминирует эффект интерференции волн, а в том случае, когда раньше оказывается инжекторная волна — сказываются оба эффекта: и интерференция, и пондеромоторный дрейф. На выходе образуются электронные пучки с энергией более 300 мегаэлектронвольт и зарядом до нескольких пикокулонов — обе величины почти на два порядка больше, чем при использовании единственной волны.

Результаты эксперимента физики подтвердили и более детально исследовали и с помощью численного моделирования. По словам ученых, экспериментальная реализация подобного механизма захвата электронов с помощью двух высокоэнергетических лазерных импульсов в будущем может быть использована для усовершенствования современных компактных установок для ускорения электронов, а также для изучения динамики волн в плазме. Кроме того, авторы работы называют описанный ими эффект «оптической ракетой» — используя только световые импульсы им удалось получить пучок массивных частиц со скоростью, близкой к скорости света.

Кильватерное ускорение электронов с помощью плазмы интересно в первую очередь тем, что с помощью такого подхода можно разгонять электроны в очень компактных установках. Например, именно с помощью кильватерного ускорения физикам ЦЕРНа недавно удалось разогнать электроны до энергии в 2 гигаэлектронвольта в установке длиной всего 10 метров, что примерно в два раза превосходит аналогичный показатель для ускорителей на радиочастотных сверхпроводящих резонаторах.

Источник - https://nplus1.ru/

Японские инженеры разработали жилет с лазерами и камерой, который можно использовать для дистанционного управления собакой. Благодаря лазерным пятнам на полу оператор заставляет собаку двигаться в нужном направлении, а изображение с камеры можно использовать для исследования окружающего пространства, рассказывают разработчики в статье, представленной на конференции CBS 2018.

Как правило, разработки, позволяющие управлять животными, представляют собой инвазивные нейроинтерфейсы. Они подключаются к нервной системе организма и благодаря электрическим импульсам вызывают либо непосредственно сокращения определенных мышц, либо действуют на рецепторы или другие органы, после чего животное само решает начать движение. К примеру, в прошлом году сингапурские исследователи создали носимую плату для жука, которая стимулирует его усики и создает ощущение столкновения с препятствием, в результате чего жук двигается в противоположную сторону.

Несмотря на то, что ученые считают такой подход более перспективным, пока такие технологии находятся на начальном этапе развития и далеки от реального применения. Часть инженеров предлагает пока использовать куда более простой способ — создавать для животного привлекающие визуальные стимулы. В прошлом году американский инженер показал забавную реализацию такого метода и создал механизм, который управляет расположением сосиски над собакой и заставляет ее двигаться в нужную сторону.

Инженеры под руководством Сатоши Тадокоро (Satoshi Tadokoro) из Университета Тохоку реализовали тот же принцип управления с помощью внешних раздражителей другим образом — с помощью лазерного пятна на полу перед собакой. Устройство представляет собой жилет, на котором закреплены три или четыре лазерных проектора, в зависимости от прототипа, а также камера. Лазеры направлены статично таким образом, чтобы пятно от них находилось перед собакой или по бокам от нее. Устройство связано с геймпадом оператора, который может управлять движением животного, переключая работающий проектор.

Разработчики провели испытания на трех пуделях, в результате которых они смогли определить оптимальный угол размещения лазеров, их яркость и цвет. Кроме того, инженеры показали на практике, что оператор может посылать собаку к нужному месту и получать оттуда видео в реальном времени.

В прошлом году корейские инженеры создали другое необычное неинвазивное устройство для управления движением черепахи с помощью внешних стимулов. Оно состоит из цилиндра с вырезом, который можно поворачивать в ту или иную сторону, благодаря чему поворачивается и черепаха. Особенность разработки заключается еще и в том, что оно управляется с помощью электроэнцефалографических сигналов, считываемых гарнитурой нейрокомпьютерного интерфейса и передаваемых через Wi-Fi на устройство.

Источник - https://nplus1.ru/

Физики разработали специальную подложку для захвата, оперативной доставки и химического анализа молекул органических и неорганических соединений. С помощью этой подложки, изготовленной на основе тефлоновых пластин, ученые смогут в миллионы раз увеличить концентрацию молекул искомых веществ и, таким образом, во много раз сократить время лабораторных исследований. Если раньше те могли занимать несколько дней, то теперь — несколько часов. Результаты работы опубликованы в журнале Nanoscale.

«Особенность разработанной нами подложки заключается в специальной микроструктуре ее поверхности: она представляет собой супергидрофильную ловушку микронного размера, которая окружена водоотталкивающей, гидрофобной, областью», — отмечает один из авторов работы, научный сотрудник ДВФУ Алексей Жижченко.

В качестве контейнера, в котором молекулы распознаваемого вещества транспортируются к подложке, ученые используют обычную каплю жидкости. Она попадает на поверхность подложки, с помощью которой можно управлять ее размером и положением во время испарения. При этом молекулы получается локализовать на малой площадке размером всего несколько десятков микрометров — в точке, где сосредоточен высокочувствительный сенсорный элемент.

Алексей Жижченко объяснил, что благодаря оптимизации гидрофобных участков поверхности подложки удается собрать и локализовать в ловушке размером менее 100 микрометров до 97% всех примесных молекул, содержащихся в капле, которая осаживается и постепенно испаряется на подложке. За счет этого захваченные ловушкой молекулы можно намного удобнее рассмотреть и найти среди них примеси, даже если в капле всего несколько сотен подобных молекул.

Новая подложка-концентратор изготавливается с помощью прямой лазерной записи на поверхности тефлоновых пластин с использованием импульсов сверхкороткой длительности. Процесс изготовления не требует использования острой фокусировки лазерного излучения, в результате чего он занимает всего несколько минут. Эта технология универсальна, не требует больших затрат и перспективна для производства биосенсорных платформ нового поколения, предназначенных для высокоточного и высокочувствительного химического анализа.

Разработка будет полезна для более продуктивного решения задач в области микробиологии, медицины, химии и биохимии, где нужно быстро распознать мельчайшие следы опасных и токсических веществ, маркеров онкологических заболеваний и метаболитов патогенных микроорганизмов.

Источник - https://indicator.ru/

Российские ученые смогли добиться сверхфокусировки излучения полупроводникового лазера за счет самоинтерференции его луча. Они смогли использовать такой луч как оптический пинцет, чтобы перемещать микроскопические объекты. Статья с результатами исследования опубликована в Scientific Reports.

По сравнению с другими типами полупроводниковые лазеры эффективнее, компактнее и дешевле. Однако у них есть и недостатки: луч мощного полупроводникового лазера, например, плохо фокусируется. В результате площадь фокусного «пятна» получается на один-два порядка больше теоретического предела. Из-за этого страдает плотность мощности, что мешает использовать полупроводниковые лазеры для обработки материалов.

В новой работе ученые предложили способ устранить этот недостаток. Для этого нужно создать так называемый пучок Бесселя, в котором мощность излучения остается постоянной по ходу его распространения. Чтобы создать пучок Бесселя, лазерный луч нужно направить в специальную коническую линзу. Такая линза фокусирует лазерное излучение за счет того, что «заставляет» его составляющие («моды») интерферировать сами с собой. Из-за этого поперечный размер лазерного пятна в фокусе приближается к теоретическому пределу, а протяженность фокуса увеличивается.
Чтобы подтвердить, что эту идею можно реализовать, ученые провели эксперимент. Они направляли луч лазера в волновод — оптическое волокно, на выходе из которого располагалась коническая линза. Физики тестировали два ее варианта: с углами при вершине конуса в 140° и 160° и радиусом скругления вершины менее 10 микрометров. Первая линза смогла сфокусировать луч лазера до размеров в 2-4 микрометра в поперечнике при длине распространения волны около 20 микрометров. Этот результат почти на порядок меньше того, чего можно добиться с помощью «идеальной» сферической линзы.
Вторую линзу ученые использовали в качестве своеобразного оптического пинцета для манипуляций с красными кровяными клетками крысы (средний размер таких клеток — 5-6 мкм). Они смогли захватывать эти клетки и переносить их на значительные расстояния.

«В более ранних работах мы показывали, что можно создать пучок Бесселя, даже используя полупроводниковый лазер с очень плохими спектральными характеристиками и даже светодиод, — поясняет первый автор работы, сотрудник ФТИ имени А.Ф. Иоффе Григорий Соколовский. — В этой работе нам удалось показать, что можно создать пучок Бесселя даже из лазерного луча с очень плохими пространственными характеристиками, а это открывает новые возможности для использования мощных полупроводниковых лазеров».

Источник - https://indicator.ru/

Специалисты Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН совместно с коллегами из Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН провели серию экспериментов, в ходе которых образцы различных твердых материалов с тонким слоем воды на поверхности — среди них, например, латунь, свинец, а также углерод — облучали сфокусированным терагерцовым излучением. В результате этого воздействия формируются наносуспензии, или взвеси. Вещества в такой форме активно применяются в химической промышленности, а также при производстве электроники. Исследования проводились на Новосибирском лазере на свободных электронах (ЛСЭ) в Центре коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения».
 
Наноразмерные, с частицами до 100 нм, суспензии и порошки востребованы в различных областях промышленности. Поскольку спрос на них растет день ото дня, специалисты ищут новые способы их получения. Однако существует ряд нюансов: в каждом конкретном случае нужны материалы со своими уникальными свойствами — состав, форма частиц, кристаллические характеристики. Кроме того, методы получения должны быть экономически выгодными. Традиционно нанопорошки получают путем измельчения исходных веществ на специальных мельницах, но при таком способе трудно получить порошки с частицами одинакового размера, к тому же компоненты могут вступать в химические реакции друг с другом, что отрицательно сказывается на качестве конечного продукта. Команда новосибирских ученых в ходе экспериментов на Новосибирском ЛСЭ обнаружила интересный феномен, на основе которого возможно разработать новую технологию получения нанопорошков с однородными частицами и абсолютно произвольным составом.
 «Изначально мы подвергали воздействию лазера диатомовые водоросли, которые находились в воде, в латунном контейнере, — рассказывает старший научный сотрудник ИХКГ СО РАН кандидат химических наук Александр Сергеевич Козлов. — Мы заметили, что раствор окрашивается, и, чтобы выяснить причину, исследовали его на атомно-силовом, оптическом и электронном микроскопах. В ходе исследований мы пришли к выводу, что под действием излучения у нас получилась своеобразная латунная стружка, которая и послужила “красителем” для раствора».
 По словам Александра Козлова, после латуни исследователи экспериментировали с различными материалами, например, графитом, керамикой, свинцовыми сплавами и другими веществами. В результате было установлено, что под действием терагерцового излучения аналогичным образом разрушаются практически все твердые материалы, кроме, например, стекла и пластика. Ученые предполагают, что это связано с особенностями структуры: наличие кристаллической решетки – необходимое условие для получения нанопорошков при помощи ЛСЭ.
 Еще одно обязательное условие — наличие тонкого слоя воды, потому что без него излучение просто отразится от поверхности материала. В данном случае вода работает как своеобразный преобразователь, который превращает оптическое излучение в ультразвук.
 «Излучение нашего лазера состоит из коротких импульсов длительностью ~100 пикосекунд, которые следуют друг за другом с частотой 5.6 МГц (то есть 5 млн. 600 тыс. импульсов в секунду), — объясняет ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Олег Александрович Шевченко. — При этом каждый из множества поступающих импульсов можно образно сравнить с молотком, который ударяет по наковальне — поверхности воды».
 Сейчас «глубина» действия излучения всего несколько микрон, поэтому чтобы получить даже один грамм порошка, придется облучать материал целый день, при том, что длительность каждого «сеанса» — секунды. Но специалисты отмечают, что технически возможно сделать «проточную» установку, которая будет работать непрерывно и позволит производить нанопорошки, в объемах, достаточных для лабораторных применений.
 Результаты представлены научному сообществу на конференции «Синхротронное и терагерцовое излучение: генерация и применение (SFR-2018)». Работы по определению и достижению требуемых параметров работы Новосибирского ЛСЭ выполнены при поддержке гранта РНФ №14-50-00080.
Источник - http://www.sbras.info/

Физики из США и Великобритании впервые экспериментально получили «фотонные капли» — конфигурации электромагнитных полей, которые возникают в нелинейной нелокальной оптической среде за счет уравновешивания сил притягивания и отталкивания. Для этого ученые следили за эволюцией временного профиля и орбитальным моментом лазерного пучка, распространяющегося в стекле SF6, и сравнивали их с результатами теоретических расчетов. Статья опубликована в Physical Review Letters, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

В вакууме электромагнитные волны не могут взаимодействовать друг с другом благодаря линейности уравнений Максвелла (если пренебречь квантовыми эффектами). Дифференциальное уравнение называется линейным, если для любых функций f и g, которые его решают, функция h = f + g тоже является решением. Другими словами, в линейных уравнениях нет членов, которые «перемешивают» решения, встретившиеся в одной точке. В случае уравнений Максвелла это означает, что электромагнитные волны не могут «почувствовать» присутствие друг друга, а сигналы сложной формы постепенно «расползаются» при движении в пространстве.

Тем не менее, в нелинейных средах, в которых коэффициент преломления и диэлектрическая проницаемость сильно изменяются в зависимости от амплитуды или частоты волны, эти утверждения неверны. Напротив, в нелинейных средах электромагнитные волны могут взаимодействовать друг с другом и формировать сложные структуры, которые сохраняют свою форму при движении сквозь среду. Такие структуры называются солитонами. Разумеется, солитоны возникают не только в оптике, но и в других системах, которые описываются нелинейными уравнениями — например, в гидродинамике (уравнение Кортевега — де Фриза) или в живых организмах (нервный импульс). Более подробно про эти явления можно прочитать в статье доктора технических наук А. Голубева. Впервые оптические солитоны были теоретически предсказаны в 1973 году американскими физиками Акирой Хасегавой (Akira Hasegawa) и Фредом Таппертом (Fred Tappert), а первое экспериментальное подтверждение было получено в 1980 году.

В январе этого года группа ученых под руководством Мануэля Валиенте (Manuel Valiente) ввела понятие «фотонной капли» — конфигурации электромагнитных полей конечного размера, которая самопроизвольно стабилизируется за счет противодействия сил притягивания и отталкивания и сохраняет свой размер, форму и плотность в результате воздействия внешних возмущений. По сути своей «фотонные капли» очень похожи на солитоны, однако они не обязаны сохранять свою форму при распространении сквозь среду — «фотонная капля» совпадает с солитоном только в основном состоянии, тогда как возбужденная «капля» может изменяться во время движения. В этой теоретической статье ученые показали, что «фотонные капли» должны возникать в результате «противоборства» нелинейных членов, которые ответственны за рассеяние в s-волне и d-волне, которое приводит к образованию p-симметричного основного состояния с нулевым орбитальным моментом. Кроме того физики показали, что с помощью «фотонных капель» удобно описывать распространение мощного лазерного луча сквозь нелинейную нелокальную среду, а также заметили, что «фотонные капли» напоминают капли одномерного жидкого гелия и капли уравнения состояния (EOS droplets) в конденсате Бозе — Эйнштейна.
На этот раз та же группа ученых впервые подтвердила существование «фотонных капель» в прямом эксперименте. Для этого исследователи направили зеленый лазерный пучок (λ = 532 нанометра) с p-симметричным профилем на легированное свинцом стекло, показатель преломления которого линейно зависит от температуры (SF6). Для придания профилю нужной формы ученые использовали пространственный модулятор света. Распространение электрического поля в таком стекле описывается нелокальным уравнением Шрёдингера. Нелокальность в данном случае означает, что потенциал взаимодействия (эффективный коэффициент преломления) задается интегралом по всему пространству, то есть поведение поля в точке определяется состоянием среды в целом. Чтобы теоретически оценить этот потенциал, ученые выбирали анзац для напряженности пучка и выписывали коэффициент преломления среды в мультипольном приближении (разложение до четвертого порядка), а затем приближенно посчитали интеграл. Это позволило ученым оценить псевдоэнергию «фотонной капли» в зависимости от радиуса капли и отношения амплитуд δ = c−/c+, которые связаны с состояниями, имеющими отрицательный и положительный орбитальный момент.
Затем ученые исследовали эволюцию формы и коэффициентов и δ для «фотонных капель», которые распространялись сквозь стекло в реальном эксперименте. Для этого физики разреза́ли 40-сантиметровый слой стекла на четыре участка толщиной 10 сантиметров и снимали с помощью камеры профили электромагнитного поля на выходе из образца. Изменяя число участков, исследователи управляли длиной оптического пути пучка и следили за эволюцией формы «капли». В другой серии опытов физики заменяли камеру пространственным модулятором света, чтобы разложить «каплю» на моды с различным значением орбитального момента, и измеряли значение δ в зависимости от длины пути. Сравнивая зависимости, полученные экспериментально, с результатами теоретических расчетов, ученые подтвердили, что распространение лазерного пучка действительно можно описать с помощью «фотонных капель». Таким образом, физики впервые увидели образование «фотонных капель» на практике.
В октябре 2017 года бразильские исследователи теоретически предсказали, что за счет комбинационного рассеяния фотоны могут связываться в пары, напоминающие куперовские пары в сверхпроводниках, а затем увидели этот эффект на практике. А в феврале этого года американские физики впервые получили фотонные тримеры — связанные состояния из трех фотонов. Для этого ученые направляли лазерные импульсы в нелинейную квантовую среду (бозе-конденсат атомов рубидия) и добивались формирования ридберговских поляритонов.
Источник - https://nplus1.ru/

Сотрудники Наноинститута Сиднейского университета (Австралия) на страницах журнала Optica рассказали об интегрируемой на чип технологии, которая устраняет необходимость в отдельных лазерных осцилляторах и сложных схемах цифровой обработки сигналов. С ростом трафика эти компоненты всё чаще становятся узким местом, замедляя работу оптоволоконных магистралей.

«В нашей методике используется взаимодействие фотонов и акустических волн, — сказал доктор Элиас Гиакумидис (Elias Giacoumidis), главный автор новой статьи в Optica. — Это позволяет успешно извлекать и восстанавливать сигнал для электронной обработки с очень высокой скоростью».

Поступающий фотонный сигнал обрабатывается во встроенном в чип фильтре, изготовленном из халькогенидного стекла. Акустические свойства этого материала позволяют ему захватывать входящую информацию и переносить её в чип для преобразования в электронный вид.

«Это увеличит скорость обработки, на микросекунды уменьшив задержку, — пояснил доктор Сиднейского университета, Амой Чоудхари (Amol Choudhary). — Хотя кажется, что выигрыш невелик, он будет иметь огромное значение в высокоскоростных сервисах финансового сектора или в новых приложениях электронного здравоохранения».
Фотонно-акустическое взаимодействие, описываемое явлением стимулированного рассеяния Бриллюэна, было применено коллективом из Сиднея в их демонстрационном прототипе фотонного чипа. Рекордно узкая полоса частот (примерно 265 МГц), используемая им для извлечения и восстановления несущего сигнала, повышает общую спектральную эффективность и производительность системы. В сочетании с уменьшившейся сложностью такой системы это говорит об огромном потенциале метода для облачных вычислений, IoT, сотовых сетей 5G и финансового трейдинга.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/

Ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) разработали уникальную варифокальную жидкую линзу на основе термокапиллярного эффекта. Как утверждает доцент кафедры радиофизики ТюмГУ Наталья Иванова, новая линза обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими аналогами: она может работать как в режиме собирающей линзы, так и в режиме рассеивающей (тороидальной) линзы. Кроме того, по ее словам, линза обладает способностью менять фокусное расстояние, приспосабливаясь к изменению внешних условий.
Ученые ТюмГУ также пояснили, что в отличие от твердотельных аналогов жидкие линзы могут фокусироваться неограниченное количество, делая это без износа и очень быстро (за счет свойств текучести жидкости). Таким образом, по их мнению, изобретение позволит минимизировать большинство сложных оптических систем.

Эксперты полагают, что новая разработка может найти применение в самых разных областях промышленности и медицины, а также в биохимическом и биометрическом анализе. К потенциальным продуктам, использующим жидкую варифокальную линзу на основе термокапиллярного эффекта, относятся устройства машинного зрения, "лаборатории-на-чипе", "микросистемы общего анализа".

Идея применения жидкостей для построения оптических элементов с управляемыми характеристиками принадлежит Исааку Ньютону: он предложил использовать в качестве параболического зеркала поверхность ртути во вращающемся сосуде.
В 2016 году ученые ТюмГУ Наталья Иванова и Александр Малюк синтезировали раствор, который при облучении лучом света собирается в каплю и работает как плоско-выпуклая линза. В 2017 году была изменена концентрация растворов и определен диапазон устойчивой работы жидкой линзы при изменении оптической ориентации в гравитационном поле. Также был разработан способ бесконтактного захвата и перемещения микро- и наночастиц, который является более доступным, чем дорогостоящая технология лазерного пинцета.

"В основе работы линзы лежит термокапиллярная конвекция Марангони. Градиент температуры на поверхности капли жидкости создается лазерным излучением. В качестве рабочих жидкостей используются этиленгликоль или бензиловый спирт", – уточнила Наталья Иванова. По мнению ученых, новое исследование является частью комплексного изучения возможности создания адаптивных жидкостных оптических элементов на основе эффектов Марангони.

Источник - https://na.ria.ru/

Новейшая высокопроизводительная навигационная лазерная станция нового поколения "Точка" заработает в Иркутске до конца 2018 года и расширит российскую сеть лазерной дальнометрии, сообщил РИА Новости представитель научно-производственной корпорации "Системы прецизионного приборостроения".
"В настоящее время лазерная станция "Точка" разработана, изготовлена и прошла тестовые испытания. Установлена она будет в Иркутске до конца года", – отметил он.

В настоящее время для поддержки и координатного обеспечения навигационных и геодезических спутников используются российские лазерные станции типа "Сажень-ТМ", которые уже включены в глобальную сеть международной службы лазерной дальнометрии (International Laser Ranging Service, ILRS), насчитывающую 45 станций по всему миру.

"Точность и производительность измерений на "Точке" будет почти на порядок выше, причем как в ночных, так и в дневных условиях. Этого удалось достигнуть за счет автоматизации алгоритма проведения сеансов измерений и применения высокочастотных пикосекундных лазеров. Впервые в "Точке" реализованы дополнительные возможности – технология лазерных измерений псевдодальности и определения расхождения шкал времени удаленных эталонов частоты и времени, а также технология согласованных радио-лазерных измерений для калибровки радиоканалов в целях обеспечения высокоточной навигации в системе ГЛОНАСС", – отметил специалист НПК "СПП".

По его словам, станции типа "Точка" не заменят "Сажень-ТМ" по всему миру, а будут дополнять их работу с упором на российские навигационные спутники "Глонасс".

"Начиная с самого первого навигационного аппарата системы ГЛОНАСС, запущенного в 1982 году, на всех спутниках российской, американской, европейской и китайской ГНСС (на данный момент это более 100 аппаратов) установлены лазерные отражатели. Один лазерный дальномер единовременно может работать только по одному спутнику (расходимость лазерного луча – 10-30 угловых секунд), поэтому "Точки" могут работать как на новых пунктах, так и на тех же пунктах, что и станции "Сажень-ТМ", но с упором на навигационные спутники, в то время, как системы "Сажень-ТМ" смогут получать больше данных о геодезических космических аппаратах для улучшения точности геоцентрической системы координат и геодезических координат измерительных станций ГНСС", – уточнил специалист.

Он подчеркнул, что уникальные решения, реализованные на лазерной станции "Точка", позволяют обеспечить субмиллиметровую точность измерений дальности навигационных спутников как по случайной, так и по систематической составляющим при производительности в 2,5 минуты на сеанс с учетом перенацеливания и угловой калибровки по звездам.

Источник - https://ria.ru/

Физики из США и Канады построили камеру, которая записывает электромагнитные волны со скоростью около 10 триллионов кадров в секунду, то есть позволяет различить события, разделенные промежутком около 100 фемтосекунд. Для этого ученые записывали плоские проекции трехмерного процесса, а затем решали задачу оптимизации и восстанавливали исходное изображение. Статья опубликована в Nature Light и находится в свободном доступе.
Большинство привычных для нас процессов происходят сравнительно медленно, так что мы можем легко заснять их с помощью обычной камеры, которая работает с частотой около 30–60 кадров в секунду. Однако некоторые процессы в физике и биологии требуют гораздо большего временно́го разрешения. В частности, чтобы увидеть «отрыв» электрона от атома или зарегистрировать движение световой волны, которая распространяется в веществе со скоростью порядка 200 тысяч километров в секунду, нужно использовать камеры, работающие с частотой более триллиона кадров в секунду. Несмотря на то, что такие камеры уже давно существуют, они имеют недостатки, которые сильно ограничивают область их применения.
В настоящее время самый распространенный метод регистрации сверхбыстрых процессов спектроскопии основан на возбуждении образца с помощью лазера и последующем измерении его «отклика». Этот так называемые накачивающе-зондирующие измерения (pump-probe measurements). Несмотря на то, что этот способ позволяет достичь фемтосекундного разрешения по времени (1015 кадров в секунду), он может работать только в том случае, если исследуемые процессы довольно точно воспроизводят сами себя во времени. Грубо говоря, при накачивающе-зондирующих измерениях «кино» снимается по следующей схеме. Сначала ученые «высвечивают» с помощью вспышки фемтосекундного лазера первый кадр процесса. Когда процесс завершится, исследователи запускают его снова и «высвечивают» второй кадр, задерживая вспышку на несколько фемтосекунд. Затем экспериментаторы повторяют эти действия еще много раз, а потом склеивают кадры. К сожалению, далеко не все процессы точно воспроизводят себя во времени — например, биологические процессы в основном протекают случайно. Кроме того, для повышения точности измерений оптическая система может быть так тонко настроена, что первый же импульс лазера изменит ее параметры, и воспроизвести процесс не удастся. В этих случаях накачивающе-зондирующие измерения выполнить невозможно.
С другой стороны, для наблюдений за сверхбыстрыми процессами можно использовать пространственно-временную двойственность уравнений электродинамики. Проще говоря, двойственность позволяет преобразовать временну́ю развертку импульса света в пространственную, а затем записать ее на условной фотопластинке. Чем раньше во времени расположен «кадр» процесса, тем ближе к началу фотопластинки будет находиться его изображение. На этом свойстве уравнений основаны щелевые камеры (streak camera), которые создают изображение с помощью электронов, выбиваемых импульсом света из фотокатода. Современные щелевые камеры позволяют записывать импульсы с частотой около триллиона кадров в секунду. Разумеется, такая камера способна записать не только повторяющиеся, но и единичные процессы. Тем не менее, качество изображений, создаваемых щелевой камерой, сравнительно невысоко, а потому физики пытаются увеличить ее временно́е и пространственное разрешение другими способами.
Группа ученых под руководством Цзиньянь Ляна (Jinyang Liang) совместила щелевую камеру и сжатое считывание (compressed sensing) с помощью метода сжатой сверхбыстрой фотографии (compressed ultrafast photography) и научилась регистрировать процессы с частотой около 10 триллионов кадров в секунду. Для этого исследователи придерживались следующей схемы. Сначала физики собирали «сырые» данные о процессе — для этого разделили на две части пучок света, исходящий от процесса, и записали два его изображения. Изображение первого пучка записывалось напрямую двумерной матрицей, которая фактически производила двумерное преобразование Радона с фиксированным углом. Преобразование Радона R(s, α) — это интеграл от функции вдоль прямой, которая перпендикулярна вектору (cosα, sinα) и проходит на расстоянии s от начала координат. По сути своей преобразование Радона напоминает преобразование Фурье (в частности, оно обратимо). Второй пучок пропускался сквозь псевдослучайный двоичный паттерн (черно-белая пластинка на рисунке), сдвигался по времени, разворачивался щелевой камерой и записывался еще одной матрицей. Это изображение можно рассматривать как преобразование Радона с углом, который зависит от скорости сдвига щелевой камеры. Таким образом, ученые за один шаг записывали две двумерные проекции трехмерной динамической сцены (2 пространственных + 1 временно́е измерение). Наконец, физики восстанавливали трехмерное изображение исходного процесса из его проекций, решая задачу оптимизации, то есть минимизируя функционал от искомого распределения интенсивности при известных результатах его преобразования.

Полный текст статьи - https://nplus1.ru/news/

Врачи Сеченовского университета, который в этом году отмечает 260-летие, выступили с докладами на трех самых влиятельных международных конференциях
ВПЕРВЫЕ В ИСТОРИИ

Такого ни в истории советской, ни в истории российской урологии еще не было. На конгрессе Европейской ассоциации в Копенгагене медики Сеченовского университета прочитали 12 докладов. На конференции Американской ассоциации, старейшей и одной из наиболее весомых в мире, 9 докладов. На Всемирном эндоурологическом конгрессе в Париже – 23 доклада. В том числе – вообще неслыханное дело – пленарный доклад.
О том, как удалось сделать такой в общем-то неожиданный рывок, я расспросил заместителя директора по науке института урологии и репродуктивного здоровья человека Сеченовского университета Дмитрия Еникеева.

- Дмитрий Викторович, как получилось, что работы российских врачей стали интересны иностранным коллегам? Еще недавно мы очень сильно отставали.

- Мы действительно очень долго, еще с советских времен варились в своем соку. Отечественная урология во многом была закрытой историей. Мало кто из врачей знал английский язык, читал профессиональные журналы, издаваемые за границей.
Толчком, думаю, стал проект 5-100. Ведущим вузам страны была поставлена задача о выходе и интеграции в мировое сообщество, оказаться на лидирующих позициях в международных рейтингах университетов. Наш Первый мед вошел в программу 5-100. И руководство вуза понимало, как добиться нужного результата.
Что мы сделали? Первое. По решению ректора Сеченовского университета Петра Глыбочко для урологической клиники было закуплено самое современное медицинское оборудование. Затем, чтобы быть на равных с ведущими специалистами США, Израиля, Франции, Германии, Китая наши специалисты и начали активно изучать английский язык. Все новые статьи, описание методов лечения публикуются ведь на английском. Третье. Мы стали выступать на международных конгрессах, видеть, как выступают другие. Понимать тренды в мировой науке.
Но ключевой момент здесь не только в том, что появилась крутая техника, а в том, что ректор дал возможность работать с этим оборудованием молодежи.
Молодые врачи получили возможность развиваться. Когда начинаешь что-то новое – есть риск ошибки. Человеку состоявшемуся проходить через ошибки не очень просто. А недавние выпускники университета стали осваивать технику. Сейчас у нас в отделении более 80 процентов хирургов до 40 лет.
Если раньше у нас проходило 4-5 операций в день, то теперь 30. Начали наращиваться объемы. Стали создаваться новые операционные, комфортные палаты.

ЛЕЧЕНИЕ НА ВЫБОР

- Насколько оборудование клиник Сеченовского университета сегодня соответствует уровню аналогичных больниц за рубежом?

- Центров, аналогичных центру урологии Сеченовки, в мире можно по пальцам пересчитать. Это уникальная история. В Европе обычно один центр специализируется на операциях с использованием робота Да Винчи. Они его и закупают. И делают только роботические операции. Другой центр специализируется на облучении. Они закупают только такую технику. А у нас есть все – и робот, и крио, и нанонож, и хайфу (лечение ультразвуком высокой интенсивности – Ред.), и облучение.
Пример. Когда пациент приходит к доктору в любом другом медицинском центре, тот ему говорит: при вашей болезни нужно делать вот эту операцию. У него нет выбора, потому что в этой клинике только такое оборудование стоит. Когда пациент приходит к нам в университет, мы ему предлагаем шесть вариантов. Мы обсуждаем, что ему более предпочтительно, рассказываем какие у каждого метода есть преимущества. Продумываем какой лучше при его состоянии здоровья.
А студенты, обучаясь в Сеченовке, видят все современные методы лечения. Не по книжке их познают. Они присутствует в операционной. Поэтому, выходя из университета, они знает все самые новые методики.
Мало того, мы и сами стали разрабатывать оборудование. У нас был самый современный израильский лазер. Мы поработали на нем, поняли его слабые стороны. А потом вместе с российскими специалистами по лазерам разработали собственный. На недавнем конгрессе в Париже светила мировой урологии признали: российский тулиевый волоконный лазер – это прибор номер один в мире для удаления камней в почках, лечения аденомы простаты.
Впервые в истории уникальную лазерную технологию разработали российские физики, а врачи Сеченовки стали медицинскими консультантами этой техники. И впервые перспективная урологическая технология приходит в мир из России.

НЕ БЕЗ ДА ВИНЧИ

- А как современное оборудование повлияло на то, что специалисты Сеченовки стали часто и ярко выступать на международных конференция?

- Наука пошла за практикой. Понятно, опыт работы на новом оборудовании захотелось проанализировать. Стали получать результаты. Второе, мы поняли, как такие доклады делаются, оформляются, чтобы их приняли.
Наш уже стали присылать статьи на рецензию. Российских врачей признали экспертам. Как так получилось? А потому, что в мире уже видят – мы ориентируемся в этой теме на высоком уровне. И сами публикуем статьи, показываем видео сложных операций на новейшей технике.

- Но для статьи нужно открытие, новый поворот. Это же не воспоминания хирурга «Как я работал на роботе Да Винчи»...

- Безусловно. В каждой статье должна быть изюминка. Если ты скажешь, что, при операции с использованием Да Винчи подметил, что аппарат дает такие-то важные преимущества - это специалистам интересно.
Наша клиника становится крупнейшим центром в Европе по лазерной хирургии. Мы начинаем делать не просто фильмы, которые показывают ход операции, а снимаем обучающие фильмы, пишем обучающие статьи. И эти статьи печатают в ведущем американском научном журнале. Один из наших фильмов, показывающий операцию по удалению опухоли мочевого пузыря, на конгрессе в Сан-Франциско был признан лучшим!
Американцы, светила медицины меня расспрашивали – а эти врачи из России, конечно, получили европейское образование? Нет, отвечаем мы – получили его в центре Москвы, в Сеченовском университете.

МОЛОДЫЕ ДА РАННИЕ

- Что у вас за команда? Кто они?

- На международном эндурологическом конгрессе половину докладов представили наши аспиранты. А один доклад читала студентка шестого курса, староста научного урологического кружка. Наши заслуженные профессора тоже начали учить английский.

- А что пациентам дает активное участие врачей в международных конгрессах?

- Повышается качество лечения. Врач развивается. На конгрессах рассказывают с какими проблемами хирурги столкнулись в той или иной ситуации. И уже понимаешь, какие ошибки можешь не совершить.

- Какие заболевания стали лечить с лучшими результатами?

- Первое. Аденому предстательной железы. Треть больных любого урологического стационара – с этим заболеванием. К 50 годам она есть у 50 процентов мужчин. К 80 годам – у 80 процентов. И большинству нужно хирургическое лечение. Раньше эти операции при больших размерах аденомы делались открыто: разрезы, трубки. Многим пациентам отказывали в операции потому, что для ее проведения нужен был тяжелый наркоз. Сейчас мы делаем эти операции с лазерными технологиями. Пациент находится в стационаре два, максимум три дня. Можно вообще-то отпускать и на первый день после операции. Мы держим два, учитывая менталитет пациентов, – если операция прошла, как же не полежать в больнице.
Никаких разрезов, все проходит под легкой спинальной анестезией.
На первом месте среди онкологических заболеваний у мужчин рак простаты. Мы ушли от открытых радикальных операций, одним из итогов которых было подтекание мочи и нарушение половой функции. Используем робот Да Винчи. Он позволяет без больших разрезов максимально быстро приводить человека в порядок. Многим удается сохранить потенцию. Таких операций мы теперь проводим по три в день!
У нас большинство операций малоинвазивные, то есть мы минимально травмируем ткани. Оборудование позволяет определять, где конкретно в простате есть рак. И сейчас мы лечим не всю простату, а только ту точку, где есть опухоль. Используем нанонож. Используем крио – замораживаем этот участок. Используем обучение, когда вводится источник радиоактивного излучения, который разрушает только опухоль.
Или операции при раке почки. Раньше ее удаляли целиком. И делали это через большой разрез. Теперь открытых операций только 0,5 процента. В основном все делается лапароскопически через небольшой разрез. И мы не удаляем почку целиком.
По поводу камней в почках тоже нет открытых операций. Заходим через небольшой разрез устройством диаметром со стержень шариковой ручки, лазером дробим камни и убираем.

РАК НЕ ПРОЙДЕТ

- Дальнейшие планы вашего института, клиники, университета?

- Глобальная задача - борьба с онкологическими заболеваниями. Постараться выявить рак на самом раннем этапе. Для этого в университете запущена большая научная Программа по поиску новых онкомаркеров. Вторая задача - научиться не просто избавлять пациента от онкологии, а при этом сохранять ему высокое качество жизни. Мы первыми у нас в стране запустили клинический протокол по фокальной (прицельной) терапии рака простаты - фокальный нанонож. Мы лечим не всю простату, а только поражённый раком участок. Уже сейчас мы получаем оптимистичные результаты, но чтобы делать окончательные выводы должно пройти ещё время.
В этом году в Сеченовке вместе с нашими партнерами-лазерщиками по инициативе ректора мы открыли лазерную лабораторию. Теперь есть где проводить эксперименты на различных лазерных установках. Подбирать режимы, новые виды лазерного излучения. Проводить исследования по новому использованию уже существующих лазеров.
На мировом конгрессе в Париже у нас было пять докладов по физике лазера. Когда физик приходит к врачу и рассказывает, как работает лазер, врач обычно его не понимает. А вот когда врач рассказывает это же самое врачу, это доходит. Обычно лазер привозят в больницу, и врач начинает на нем работать не очень понимая, что у того внутри, как он работает. Мы взяли на себя ответственность донести до наших и зарубежных врачей как работает лазер, почему. И мы видим, что такая информация коллегам нужна, интересна.

- То есть вы еще взялись учить весь мир. А как дальше будет развиваться институт?

- В этом году я поеду в венский медицинский университет читать лекцию. Впервые российский врач будет выступать перед студентами. А в марте следующего года европейский конгресс урологов должен пройти в Барселоне. Мы готовимся его штурмовать.

Источник - https://www.kirov.kp.ru/

Страница 1 из 8

Tout sur Kamagra ici https://www.kamelef.com/kamagra-ou-viagra.html.

Поиск