Физики представили интеллектуальную платформу для зондирования материалов для лазерных резаков. В отличие от традиционных подходов, основанных на использовании камер, новая программа использует глубокое обучение и оптическое зондирование.
Современные лазерные резаки далеко не всегда могут определить, какой материал перед ними. Это очень важно, ведь при резке некоторых соединений могут выделяться опасные газы. Ученые разработали нейросеть, которая решает эту проблему
С появлением компьютеров лазерные резаки быстро стали относительно простым и мощным инструментом, который может разрезать металлы, дерево, бумагу и пластик. Несмотря на такой прорыв, программное обеспечение резаков по-прежнему сталкивается с трудностями различения визуально аналогичных материалов. Однако, при работе с резаком важно точно знать, какое вещество обрабатывается, чтобы избежать выделения токсичных газов при его разложении или нарушения структуры.
Физики Массачусетского технологического института разработали программу SensiCut, которая идентифицирует материалы при помощи глубокого обучения и оптического метода, называемого «спекл-зондированием». В нем лазер используется для определения микроструктуры поверхности. Полученные данные анализируются при помощи алгоритма обработки изображений.
SensiCut потенциально может защитить пользователей от токсичных отходов, позволить получить новую информацию о конкретных материалах, точно настроить процесс резки для достижения лучших результатов и даже создавать предметы, такие как чехлы для телефонов и одежду из нескольких различных материалов. Чтобы это стало возможным, ученые обучили нейронную сеть SensiCut на изображениях 30 различных типов материалов из более чем 38 000 изображений, где она могла бы затем различать такие вещества, как акрил, пенокартон и стирол, а также давать рекомендации по настройке мощности лазера и скорости резки.
В одном эксперименте команда решила создать защитный экран для лица. Для его создания программе пришлось научиться различать прозрачные материалы для создания изделия. Работа установки строилась следующим образом: пользователь сначала выбирал файл дизайна, а затем использовал функцию «pinpoint», чтобы лазер начал двигаться и определил тип материала в точке на листе. Лазер взаимодействовал с неровностями поверхности, и лучи отражались от нее, достигая пикселей датчика изображения и создавая уникальный 2D-узор. Таким образом система определяет, какой материал находится перед лазером, и может в случае чего предупредить о возможном выделении опасных газов при резке лазером.
Источник: https://www.popmech.ru/

Недавние исследования раскрывают фундаментальный процесс генерации свободных электронов, открывая новые направления для изучения и использования лазерного луча, пишет eurekalert.org. Лазеры на свободных электронах (ЛСЭ) генерируют коротковолновое излучение исключительной яркости в сверхбыстрых временных масштабах. ЛСЭ, разработанные за последние три десятилетия, представляют собой важный инструмент исследования для физики, биологии, химии и других областей.
В отличие от других источников синхротронного света, усиление импульсов ЛСЭ происходит за счет сильного и непрерывного взаимодействия электромагнитных волн и релятивистских электронных лучей в периодической решетке переменных дипольных магнитных полей, известной как ондулятор. Ондулятор для современных рентгеновских ЛСЭ (XFEL) использует петлю положительной обратной связи – революционную разработку, которая облегчает исследования в мире нанометров. Хотя XFEL продолжают развиваться, один из основных процессов генерации FEL – энергообмен в подпериоде ондулятора – до недавнего времени не измерялся напрямую.
Исследователи из Шанхайского института перспективных исследований и Шанхайского института прикладной физики Китайской академии наук внесли свой вклад в более глубокое понимание физики ЛСЭ, оценив взаимодействие между ультрафиолетовым лазером и релятивистским электронным пучком в чистом дипольном магните.
Как сообщает Advanced Photonics, команда использовала 266-нм лазер на испытательном стенде ЛСЭ в Шанхае для модуляции электронного луча с энергией 800 МэВ. В эксперименте модуляция энергии электронного пучка наблюдалась непосредственно через структуру поперечного отклонения в полосе x и составляла 40 кэВ. Результаты показали, что короткий дипольный магнит может служить эффективным инструментом для введения модуляции энергии релятивистских электронных пучков, эффективно настраивая свойства импульса ЛСЭ, вводя точные изгибы на пути.
Команда также продемонстрировала возможность использования модуляции энергии, полученной в дипольном магните, для генерации ЛСЭ на шестой гармонике затравочного лазера. Используя затравочный лазер с пиковой мощностью в сотни гигаватт, они показали, что можно напрямую получить амплитуду модуляции энергии порядка миллиона электрон-вольт (МэВ) для затравочных ЛСЭ.
По словам первого автора Цзявэй Яня, бывшего аспиранта Шанхайского института прикладной физики, а в настоящее время физика в Европейском XFEL, «работа завершает последние необходимые экспериментальные измерения физики ЛСЭ, раскрывая наиболее фундаментальный процесс генерации ЛСЭ и открывая новые возможности направления для изучения и использования взаимодействий лазерного луча».
В свете результатов Ян предсказывает разработку компактных систем лазерных нагревателей для XFEL высокой яркости, стабильных модуляторов энергии для XFEL на основе плазменных ускорителей и даже новых излучателей для будущих источников когерентного света.
Источник: https://scientificrussia.ru/

Исследователи представили новый метод сборки квантового компьютера. Он позволит повысить его мощность при использовании меньшего количества устройств, а также поможет работать в практически любых условиях. Ученые отметили, что рынок квантовых вычислений достигнет 65 млрд долларов к 2030 году, что является актуальной проблемой как для инвесторов, так и для ученых из-за его потенциала для решения сложных задач.
К примеру, фармацевтические компании могут смоделировать взаимодействие двух молекул. Сложность процесса заключается в том, что каждая молекула состоит из нескольких сотен атомов, а ученые должны смоделировать все способы, которыми эти атомы могут расположиться при введении соответствующих молекул. Число возможных конфигураций бесконечно — больше, чем число атомов во всей Вселенной. Только квантовый компьютер может решить такую обширную и динамическую проблему.
До широкого применения квантовых вычислений нужны еще десятилетия исследований, в то время как исследовательские группы в университетах и частной промышленности по всему миру работают над различными аспектами этой технологии. К примеру, в этом исследовании ученые сосредоточились на том, в каких условиях могут работать квантовые компьютеры.
Исследовательская группа применила фотонные устройства, которые обнаруживают и формируют свет для широкого спектра использования, включая коммуникации и вычисления. Исследовательская группа создала масштабируемую платформу для квантовых вычислений, которая резко сокращает количество устройств, необходимых для достижения квантовой скорости.
Группа создала квантовый источник в оптическом микрорезонаторе — кольцеобразной структуре миллиметрового размера, которая обволакивает фотоны и создает микрокоб — устройство, эффективно преобразующее фотоны из одной в несколько длин волн. Свет циркулирует по кольцу, накапливая оптическую энергию. Это увеличение мощности повышает шансы фотонов на взаимодействие, что приводит к квантовой запутанности между полями света в микрокобе.
Источник: https://hightech.fm/

В Пентагоне решили более серьёзное внимание уделять подготовке военных пожарных расчётов. Сообщается, что связано это с последствиями пожара на УДК USS Bonhomme Richard. Тушили пожар на этом боевом корабле на военно-морской базе в Сан-Диего несколько дней. При этом слово «тушили» в данном контексте выглядит несколько неуместно в связи с тем, что корабль бессистемно поливали водой, что никак не препятствовало распространению огня, например, по его электропроводке. В итоге Bonhomme Richard выгорел полностью, после чего было принято решение отказаться от его дорогостоящего восстановления, списать корабль типа Wasp с последующим его распилом на металлолом.
Чтобы повысить эффективность пожаротушения, в США решили усовершенствовать и во многом поменять программу подготовки. Не так давно были проведены учебные тренировки пожарных расчётов ВМС США, в которых применялась лазерная технология. В этой связи может возникнуть вопрос, как лазер может помочь потушить пожар?
В данном случае лазерная система используется не для пожаротушения, а для имитации так называемого водного конуса, который образуется при использовании арматуры для пожаротушения. Зелёный свет лазера в точности имитирует параметры этого конуса (расходящегося потока воды при выходе из брандспойта – пожарного ствола). При этом сама система оснащена динамиками. Это сделано для имитации шума воды во время учебного пожаротушения.
Тренировки с использованием лазерной системы моряки ВМС США провели на УДК USS Bataan. Это «близнец» того самого USS Bonhomme Richard, который сгорел прошлым летом в Сан-Диего. USS Bataan эксплуатируется в ВМС США с 1997 года. Порт его приписки – Норфолк. Полный вариант системы имитации пожаротушения носит название Attack (Lion Attack). В неё помимо упомянутых лазера и комплекса аудисопровождения входят цифровые анализаторы, дымогенераторы, панели имитации открытого пламени. В самой компании описывают действие системы так:
Из сопла исходит инфракрасный свет и лазерное излучение, которые взаимодействуют с самогенерирующимся цифровым пламенем Attacks — точно так же, как шланг на водной основе взаимодействует с реальным огнём. При использовании цифрового сопла, когда Attack находится в лазерном режиме, пожар может быть сбит только в том случае, если обучаемый будет использовать правильную технику применения шланга с контролируемым напором воды.
Это, как отмечается, позволяет без использования реальной воды (других веществ для тушения) и реального огня в деталях отработать технику пожаротушения в различных условиях, включая помещения малой площади. В Пентагоне считают, что такое оборудование позволит американским военным лучше подготовиться «к реальной встрече с огнём на боевых кораблях». Пример работы системы:
Источник: https://topwar.ru/

Задача создания легких и компактных многомегаваттных лазеров по программе стратегической оборонной инициативы (СОИ) в США не решена c 1983 года. Недавно американское издание The Drive со ссылкой на материалы Исследовательской лаборатории ВВС США опубликовало сенсационную статью, в которой говорится, что все их военные базы будут защищены от атак противника «силовыми полями». Судя по всему, «силовые поля» – это районы над объектами военной техники (ОВТ), которые будут прикрывать боевые высокоэнергетические лазеры и микроволновые пушки, способные уничтожать все угрозы с неба.
Если все это правда, то впору говорить об уникальной революции в военном деле и построении ПВО и ПРО США на новых физических принципах. Их боевое лазерное оружие (ЛО) будет разделывать ракеты и самолеты противника так же легко, как обыватели режут острым ножом докторскую колбасу.
Звездные войны под силовыми полями
Может быть, американцы блефуют? За ними ведь и такое водится. Тем не менее ученые той же Исследовательской лаборатории ВВС США вполне серьезно утверждают, что достигли переломного момента в технологиях направленной энергии, которые позволят приблизить к реальности многие концепции научной фантастики. Более того, The Drive утверждает, что еще в апреле 2020 года ВВС США впервые отправили за границу на испытания оружие направленной энергии High Energy Laser (HELWS), PHASER и Tactical High Power Operational Responder (THOR). Там же говорится, что лазер HELWS и микроволновые пушки PHASER и THOR предназначены для уничтожения малых дронов. То есть использование такого высокотехнологичного оборудования уже поставлено на поток.
Название программы «Звездные войны» изобретено не в научной среде. Красивое определение «Силовые поля» из той же романтической военно-политической американской лирики. На самом деле речь идет о суммарном воздействии на ОВТ лазерного и микроволнового излучений на разных стадиях сценария его защиты. При этом термин «силовое» не значит, что механизм воздействия будет только силовым. Скорее всего здесь говорится и о функциональном воздействии (smart interaction).
Данная технология «силовых полей» должна позволить защищать военные базы, ракетные шахты, пункты управления войсками путем отражения атаки, формируя так называемый зонт противоракетной обороны. Однако имеющиеся возможности позволяют разработать систему, состоящую пока только из ЛО мощностью до 100 киловатт, способную создавать необходимые эффекты поражения ОВТ на тактических расстояниях – всего лишь в несколько километров в условиях плотной атмосферы для силового механизма (поджечь, отрезать, продырявить) или до десятка километров для функционального (засветка оптических приемников, нарушение режима работы электроники). Именно поэтому на существующем этапе технологического развития можно реализовать идею защитных «силовых полей» значительного масштаба на основе ЛО только при условии вовлечения в нее значительного числа лазерных источников, управляемых искусственным интеллектом.
Слишком малы дистанции для принятия решений, велики скорости движения большого количества потенциальных угроз. Очевидно, что решение проблемы создания зонта ПРО находится на путях дальнейшего увеличения мощности ЛО и соответственно дальности поражающего фактора, что являлось и является основным тормозом для развития идеи СОИ. В данном случае космический эшелон 25 рентгеновских лазеров мощностью до 25 мегаватт с радиусом действия 1000 миль в силу нереализуемости идеи опускается до приземного слоя атмосферы. А это поле боя можно обслуживать множеством маломощных лазерных источников с уровнем мощности до 100 киловатт и весьма ограниченным радиусом действия. И это почти 40 лет спустя после грома бравурных фанфар о торжестве нашумевшей в 80-х годах СОИ. Достижение конечного результата планируется уже к 2060 году.
Земная репетиция космической СОИ
Планируемую многоуровневую систему обороны следует рассматривать как начало решения реальной задачи с реальными средствами, уже разработанными, проверенными на практике и успешно тиражируемыми. Все это нужно рассматривать как репетицию СОИ на меньшем масштабе с источниками много меньшего уровня мощности и соответственно меньшего радиуса действия. При этом данная задача имеет и большое практическое значение уже сегодня – как новый класс объектовой защиты, включающий мощный лучевой компонент. Можно представить себя шахту межконтинентальных баллистических ракет (МБР), военные базы стратегического оружия, комплексы ПВО, иные особо ценные ОВТ, которые нужно всемерно защищать. В эту многоуровневую систему вполне вписываются и средства РЭБ. Входят сюда и тактические ракетные комплексы. Вспомним бегство в 2014 году американского корабля «Дональд Кук» в румынский порт после пролета над ним российского самолета с соответствующей системой радиоэлектронного воздействия. Или испытания созданных в США лазерных систем в Персидском заливе и иных акваториях.
Например, в приземных слоях атмосферы потери мощности излучения на рассеяние и поглощение велики – в Персидском заливе луч непрерывного лазера терял до 60 процентов энергии на милю трассы. В случае высокочастотного импульсно-периодического (И-П) лазерного излучения потери мощности луча существенно уменьшаются в силу эффекта нелинейного просветления среды. Именно поэтому применение И-П высокочастотных лазеров с короткими импульсами значительно увеличивает дальность силового и функционального воздействия в сравнении с классическим РЭБ при много меньшей общей энергетике и габаритах системы.
Действительно, доставка энергии в лазерном канале с микронным излучением резко (2–3 порядка величины) сокращает размеры отражателя (антенны) и позволяет достигать вторичных эффектов на ОВТ при значительно большей плотности мощности в зоне взаимодействия и при гораздо большей селективности воздействия по пространству.
Следует признать, что современное ЛО, генерирующее непрерывное лазерное излучение мегаваттного уровня, продолжает оставаться слишком громоздким и тяжелым. Вспомним «лазерных монстров» на химической, электроразрядной или газодинамической основах с весовым фактором в пределах 200–400 кг/кВт.
С другой стороны, современные модели ЛО на волоконной и дисковой основах при весовом факторе 5 кг/кВт по-прежнему не позволяют и, похоже, не позволят наращивать выходную мощность комплекса ЛО до мегаваттного уровня в силу физических и технологических ограничений. 2060 год в программе ВВС США вполне оправдан, так как решение проблемы стратегического ЛО пока в США не найдено. И это, надо сказать, радует.
Ставка на твердотельные лазеры
Резкое уменьшение длины волны в случае комплексов ЛО функционального воздействия, о которых сейчас заговорили с новой силой, помимо оптической засветки и ударных волн приводит к возможности концентрации вторичных эффектов воздействия (электромагнитные поля, токи, скачки потенциала) на поверхности и в объеме ОВТ. Поэтому выбор зоны воздействия на внешнюю поверхность ОВТ различных типов требует хорошего знания оптимальных критериев поражения и их количественных параметров. Все это есть предмет мгновенного анализа и выбора наиболее эффективного механизма воздействия, ИИ в этой ситуации просто незаменим. С другой стороны, малая мощность источников ЛО ведет и к малым убойным расстояниям до цели, следовательно, приводит к значительному увеличению количества источников излучения, необходимых для выполнения задачи.
В этой ситуации простой оператор с самыми светлыми мозгами не справится с задачей оптимизации процесса поражения цели или роя целей. Необходим сверхбыстрый и без устали работающий машинный разум. Здесь надо процитировать выдержку из статьи в американском журнале US News and World Report (октябрь 1971 года), который писал: «С момента открытия лазерного луча пошли разговоры о «лучах смерти», которые сделают ракеты и ракетную технику устаревшими».
Сейчас в США на смену химическим лазерам идут компактные и легкие твердотельные лазерные системы на основе оптических волокон и дисковых активных керамических элементов с полупроводниковой накачкой. Как известно, основными недостатками уходящих из активного использования систем являются экологическая опасность, большой вес и громоздкость конструкции. Исходя из этого ставка делается на твердотельные системы, поскольку они гораздо надежнее, компактнее, проще в обслуживании и безопаснее в эксплуатации.
Теория, практика и закон больших чисел
Сегодня уровень разработок таких лазеров в США приближается к значению выходной мощности 500 киловатт. Однако достижение много больших значений выходной мощности в стандартной и уже отработанной многомодульной геометрии представляется сложной задачей, особенно это трудно сделать при создании мобильного комплекса. В наши дни в мире активно используются два режима лазерного воздействия на цель – силовое воздействие и
функциональное. При силовом механизме, как уже говорилось, в ОВТ прожигается отверстие или отрезается какая-либо часть конструкции. Это приводит, например, к взрыву топливного бака или к невозможности дальнейшего функционирования ОВТ как единой системы. Для реализации силового поражения на больших дальностях нужны огромные мощности. В случае СОИ обсуждалось достижение мощности 10–25 мегаватт. Но есть и другой механизм – функциональное или, как его называют в США, «умное» воздействие. В этом случае речь идет о тонких эффектах, мешающих противнику выполнить поставленную задачу: ослепление оптико-электронных систем военного оборудования, организация сбоев в работе электроники бортовых компьютеров и навигационных систем, наведении оптических помех в работе операторов и пилотов.
Излучение нескольких единичных волоконных модулей с помощью так называемого спектрального сложения соединяется в единый луч мощностью до 100 киловатт и с помощью системы наведения направляется на цель. Созданный таким образом поток лучевой энергии концентрируется, например, на беспилотнике и поджигает его, если он, конечно, не из титана. Дальность такого силового поражения оказывается в пределах двух километров. В случае функционального механизма поражения возможные дальности возрастают на порядок, но также уменьшается и вероятность поражения. Ты вроде бы стрельнул и попал, а он продолжает лететь в твою сторону. И что делать? Военные и раньше не любили это умное взаимодействие, им всегда больше нравился иной подход – «увидел-убил».
Американцы любят шоу и в бизнесе, хотя многое в их работе соответствует правде, но иногда для усиления эффекта на публику, от которой зависит финансирование проектов, бывают и талантливые инсценировки с привлечением динамита, высокого давления и других штучек. На эти спектакли с удовольствием ходят журналисты, которые потом делают свою долю работы в части вовлечения других стран в траты на получение не всегда убедительного результата.
В той же Исследовательской лаборатории ВВС США заявляют, что имеющиеся возможности позволяют разработать систему ЛО мощностью 100 киловатт, которая может создавать разрушительные эффекты на тактически важных расстояниях в несколько километров. Генератора в 100 киловатт хватит, чтобы вырубать ракеты или самолеты противника на такой дистанции. И хочется спросить: так ли это? Очень хорошо, если они (США и их компаньоны в НАТО) так думают, но на самом деле это не так. Каждый конкретный механизм воздействия на ОВТ требует знания результатов предварительного исследования этих самых критериев и измерения их параметров. Времени играть в угадайку нет. Это значит, что лаборатория ВВС США, как и другие лаборатории их партнеров, провела тысячи экспериментов с ОВТ различного происхождения и знает их слабые места. Это огромная работа, требующая наличия большого числа лазерных стендов и соответствующего контрольного оборудования. В том числе нужны и образцы ОВТ противника, вывезенные из зон боевых действий в странах, купивших эти ОВТ и утративших их добровольно или по принуждению.
Парижские тайны
Недавно поступило сообщение, что ВМС Франции провели наземные испытания новой лазерной системы HELMA-P, предназначенной для борьбы с БЛА. Систему намерены установить на кораблях французского флота. Уже создан прототип боевого лазера. Как заявили в Париже, проведенные на наземном полигоне испытания при низкой облачности и при дожде оказались успешными. А ведь раньше считалось, что непогода снижает эффективность применения ЛО. Что сказать на это заявление французов? Данное сообщение ведомства – информация из разряда французских шансонье на тему «белых ландышей целый букет». Количественных и физических результатов испытаний они не привели. Для объективной оценки результатов исследований необходимы показатели влажности воздуха, температуры воздушной среды, интенсивности тумана, величины снижения эффективности прохождения луча через среду и так далее.
В сообщении французского военного ведомства все оценки на уровне эмоций. Но можно поговорить и об этом. Большие и известные институты работали и работают по данной теме исследований. С французскими учеными мы давно знакомы и даже работали вместе над различными проблемами взаимодействия излучения с веществом.
Цитирую сообщение министра обороны Франции Флоранс Парли об итогах наземного эксперимента: «Я горжусь тем, что сегодня увидела превосходное качество в работе. Это исключительный эксперимент. Дрон только что был уничтожен мощным лазером, сделан важный шаг в борьбе с дронами. Благодаря вам Франция сегодня доказала, что она справится с поставленной задачей и сможет защитить себя от врагов».
По предварительной информации, новую систему будут тестировать на фрегатах. Окончательно на вооружение HELMA-P планируют принять к 2024 году. Разработка этого боевого лазера ведется с 2017-го французскими компаниями CILAS и Ariane Group. В настоящее время проект завершает CILAS совместно с Генеральной дирекцией по вооружению (DGA) и ВМС Франции. Лазер мощностью два киловатта может поражать цели на дальности одного километра.
Много эмоций, но нет конкретики. Какие цели, из каких материалов (текстолит, пластик, картон или титан с алюминиевыми сплавами), о какой мощности лазера идет речь (средняя или пиковая)? Например, непрерывным электроразрядным СО2-лазером мощностью два киловатта с дистанции в километр прожечь дыру нельзя, удастся только слегка нагреть поверхность. Если речь идет о функциональном воздействии, то какие-то оптоэлектронные приборы можно потревожить. А вот если это средняя мощность высокочастотного И-П источника с очень короткими импульсами высокой пиковой мощности, то разговор может сильно затянуться.
А как в России обстоят дела с боевым ЛО и микроволновыми излучателями? Понятно, что такая информация имеет гриф повышенной секретности. Что мы можем сказать о разработке лазерного оружия в РФ. СССР был первой страной, достигшей в этой области заметных результатов, и начал разработки в области тактического ЛО одновременно с США. Ныне Россия имеет в арсенале опытные образцы высокоточных боевых лазеров. Первая подобная установка была испытана в СССР еще в 1972 году. Уже тогда отечественная мобильная лазерная пушка была способна успешно поражать воздушные цели. С тех пор возможности в данной области значительно возросли. Сегодня на эти работы выделяется значительно больше средств, что, несомненно, приведет к дальнейшим успехам. Однако период научно-технического ненастья после подписания Михаилом Горбачевым на Байконуре приказа о закрытии всех работ по ЛО нанес лазерным исследованиям в стране значительный ущерб. Сразу после этого события байки на тему «ЛО – это блеф» стали активно распространяться в СМИ.
В итоге вокруг боевого ЛО в нашей стране сформировался эпический набор мифов, препятствующий дальнейшему развитию исследований в этой области. Большинство из них было построено по принципу либо сознательная ложь, либо старательное превращение мухи в слона. На самом деле эффективная помощь лазеров на поле боя вполне реальна, а армия, которая сможет получить их, обретет внушительное преимущество.
Одной из важнейших задач, решаемых при создании новых образцов вооружения, является противодействие средствам воздушно-космического нападения. С приближением к нашим границам ракетных комплексов потенциального противника подлетное время резко уменьшается. Выход можно искать в реализации локальной защиты особо важных для обороноспособности страны ОВТ на основе комплексов ЛО, способных к мгновенному ответу. Важно учитывать, что в США и других странах ведутся интенсивные и масштабные работы над созданием стратегических комплексов ЛО для поражения (подавления) воздушно-космических целей. Виктор Аполлонов, академик, заведующий отделом Мощные лазеры Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН Опубликовано в выпуске № 31 (894) за 17 августа 2021 года
Источник: https://vpk-news.ru/

Новая детекторная система повышает чувствительность измерения мозгового кровотока, пишет eurekalert.org. Для правильного функционирования мозгу необходим постоянный поток крови по мозговым артериям и венам, которые доставляют кислород и питательные вещества, а также удаляют побочные продукты метаболизма. Поэтому церебральный кровоток считается жизненно важным и чувствительным маркером цереброваскулярной функции.
Оптические методы предлагают неинвазивный подход к измерению мозгового кровотока. Набирающий популярность метод диффузной корреляционной спектроскопии (DCS) заключается в освещении тканей лазером в ближней инфракрасной области. Свет рассеивается движением эритроцитов, и полученный рисунок анализируется детектором для определения кровотока.
Идеальными рабочими условиями для точных измерений являются: 1) большое расстояние между источником и детектором (SD) (> 30 мм), 2) высокая скорость сбора данных и 3) более длинные волны (> 1000 нм). Однако современные устройства DCS, в которых используются детекторы однофотонных лавинных фотодиодов (SPAD), не могут достичь этого идеала. Из-за высокого отношения сигнал/шум и низкой фотонной эффективности они не могут обеспечить разделение SD более 25 мм или длину волны более 900 нм.
Чтобы обеспечить работу устройств DCS в идеальных условиях, исследователи из Массачусетской больницы общего профиля, Гарвардской медицинской школы и лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института недавно предложили использовать сверхпроводящие нанопроволочные однофотонные детекторы (SNSPD) в устройствах DCS.
SNSPD, впервые продемонстрированные 20 лет назад, состоят из тонкой пленки сверхпроводящего материала с превосходной однофотонной чувствительностью и эффективностью обнаружения. Обычно используемые в телекоммуникациях, оптической квантовой информации и космической связи, SNSPD редко используются в биомедицине. SNSPD превосходят SPAD по многим параметрам, таким как временное разрешение, фотонная эффективность и диапазон чувствительности по длине волны.
Чтобы продемонстрировать операционное превосходство новой системы SNSPD-DCS, исследователи провели измерения мозгового кровотока у 11 участников, используя системы SNSPD-DCS и SPAD-DCS, предоставленные Quantum Opus. Система SNSPD-DCS работала на длине волны 1064 нм с двумя детекторами SNSPD, тогда как система SPAD-DCS работала на длине волны 850 нм.
Система DCS на основе SNSPD показала значительное улучшение SNR по сравнению с традиционной DCS на основе SPAD. Это улучшение было связано с двумя факторами. Во-первых, при освещении на длине волны 1064 нм детекторы SNSPD получили в семь-восемь раз больше фотонов, чем детекторы SPAD на длине волны 850 нм. Во-вторых, SNSPD имеет более высокую эффективность обнаружения фотонов (88 процентов), чем эффективность обнаружения фотонов SPAD, равная 58 процентам. В то время как SPAD-DCS может обеспечивать получение сигнала только с частотой 1 Гц при 25 мм разнесении SD из-за низкого отношения сигнал/шум, 16-кратное увеличение отношения сигнал/шум для системы SNSPD-DCS позволило получить сигнал на частоте 20 Гц при таком же разделении SD, что позволяет четко обнаруживать артериальный пульс.
Поскольку чувствительность церебрального кровотока существенно возрастает для измерений, проводимых при большем разносе стандартного отклонения, исследователи также проводили измерения на расстоянии 35 мм стандартное отклонение. Система SNSPD-DCS зафиксировала относительное увеличение чувствительности кровотока на 31,6%. В отличие от этого, система SPAD-DCS не могла работать при разнесении SD 35 мм из-за низкого отношения сигнал/шум.
Наконец, эффективность системы SNSPD-DCS была подтверждена измерениями, выполненными во время упражнений на задержку дыхания и гипервентиляции. Теоретически кровоток увеличивается в течение первых 30 секунд задержки дыхания и затем медленно возвращается к норме. Во время гипервентиляции приток крови к волосистой части головы увеличивается, а приток крови к мозгу уменьшается. Измерения SNSPD-DCS показали увеличение на 69 процентов и снижение на 18,5 процента относительного мозгового кровотока при задержке дыхания и гипервентиляции соответственно. Эти измерения согласуются с результатами исследований ПЭТ и МРТ.
Система SNSPD-DCS способствует большему улавливанию фотонов, большему разделению SD и более высокой скорости сбора данных, что приводит к большей точности. Учитывая эти преимущества, эта новая система может позволить неинвазивное и более точное измерение церебрального кровотока – важного маркера цереброваскулярной функции – для клинических применений у взрослых.
Источник: https://scientificrussia.ru/

 

Лазерные граверы довольно часто стали использоваться вместо более привычных принтеров, наклеек или аппликаций. Удобно: открыл изображение, перевел его в код, отправил на принтер и готово. Такое не сотрется, не смажется.
Для некоторых материалов лазерная гравировка и вовсе оказывается единственным способом быстрого нанесения надписей или рисунков без участия специалистов.
Вот только стоят они немало, и не в каждом доме найдется место для его размещения.
Китайские инженеры как всегда изящно обошли эту проблему, представив компактный лазерный гравер Laserpecker, который уместится даже в кармане и не требует никаких навыков программирования.
Устройство состоит из компактного лазерного излучателя весом всего 190 грамм в виде шайбы и штатива для её установки.
Работает проще простого.
Сначала лазер устанавливается на штатив и направляется на обрабатываемый материал. Подойдет войлок, бумага, картон без ламинации, матовая кожа или древесина. И некоторые продукты, если верить рекламным роликам.
Использованный в устройстве лазер фирмы OSRAM с длиной волны 450 нм неплохо режет бумагу и тонкий войлок. Материалы потолще получают прожженные рельефные рисунки – мощность в 1,6 Вт вполне позволяет.
К разъему USB-C на обратной стороне подключается питание 5В от внешнего аккумулятора или аналогичного блока питания.
Далее с помощью QR-кода в инструкции необходимо скачать приложение, установить его на смартфон и подключить Laserpecker к смартфону по Bluetooth (поддерживается Android 5 и новее, iOS 9 и новее).

В программе можно выбрать прожиг свежей фотографии или из памяти смартфона, изображения из коллекции примитивов и даже собственного коллажа, выполненного во встроенном графическом редакторе.
Максимальные габариты рисунка составляют 100х100 миллиметров, расстояние от материала до лазера должно составлять 200 миллиметров.
Штатив как раз обеспечивает этот параметр и гарантирует надежную установку. Но при желании можно печатать даже с рук.
Стоит учитывать, что программа для работы формируется автоматически, поэтому возможны артефакты и небольшие отклонения от представляемого результата.
Для сложных рисунков стоит использовать заготовки и никогда не печатать сразу “на боевую”.
Кроме собственно лазера, в наборе прилагаются защитные очки, необходимые при работе.
Дополнительную безопасность гарантирует встроенный датчик движения: движение перед лучом автоматически отключает лазер, чтобы пользователь не получил ожог.
Если и этого мало, можно приобрести дополнительный комплект защиты в виде стенок или полноценного защитного короба.
Практически идеальное устройство для любителей DIY. Вот только стоит карманный лазерный гравер Laserpecker немало: базовая комплектация обойдется в 17667 рублей, ещё 6094 придется отдать за защитный корпус.
Почти вдвое дороже стационарных моделей. Стоит ли мобильность такой переплаты? Пожалуй, да.
Источник: https://www.iphones.ru/

Благодаря удивительным способам «трансформации» солнечные элементы не только помогают использовать энергию природы, но также имеют и высокую эстетическую эффективность. Калифорнийская компания Ubiquitous Energy разработала окно ClearView Power с прозрачными солнечными элементами, которые избирательно пропускают свет поглощая только ультрафиолетовый и инфракрасный свет и преобразуя его в электричество.
Компания надеется использовать эту технологию, чтобы превратить практически любую стеклянную поверхность в солнечный элемент. Кроме того, подобное стекло можно использовать для изготовления автомобильных стекол, и стекол экранов смартфонов.
Окна, изготовленные с использованием технологии Ubiquitous Energy, покрыты органическим красителем толщиной 1/1000 миллиметра, который улавливает инфракрасные и ультрафиолетовые лучи в спектре солнечного света и преобразует их в электричество. Энергия с поверхности окон может храниться в батареях или использоваться для питания домов.
Процесс установки новых солнечных окон сложнее и будет стоить примерно на 20% дороже, чем обычные окна. Но эти дополнительные затраты, по словам разработчиков, будут компенсированы вырабатываемой ими электроэнергией.
Компания хочет, чтобы ее солнечные окна дополняли традиционные солнечные панели на крыше, а не заменяли их. По словам генерального директора Ubiquitous Energy Майлза Барра, комбинация обоих решений может обеспечить полную автономность даже для больших зданий, а это означает, что они будут производить столько электроэнергии, сколько потребляют.
В отличие от обычных солнечных панелей, которые улавливают широкий спектр солнечного излучения, окна Ubiquitous Energy остаются полностью прозрачными. Поскольку аэрозоль не улавливает весь свет, эффективность таких окон ниже, чем у традиционных солнечных панелей – в часы пик они могут составлять около двух третей объема стандартной солнечной панели того же размера.
Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

На учениях под эгидой МЧС в Арктике специалисты Государственного научного центра «Троицкого института инновационных и термоядерных исследований» (ТРИНИТИ, входит в научный дивизион госкорпорации «Росатом») покажут работу мобильного лазерного комплекса для ликвидации последствий ЧС, в том числе разливов нефтепродуктов.
Учения по защите от ЧС территорий в Арктике пройдут в сентябре 2021 года на территории семи арктических регионов от Мурманской области до Чукотки.
«ТРИНИТИ примет участие в учениях в городе Норильске и продемонстрирует работу мобильного лазерного комплекса (МЛК), предназначенного для решения широкого спектра технологических задач», – передает сообщение центра РИА «Новости».
Комплекс предназначен для выполнения дистанционной разделительной лазерной резки, в том числе под водой. Также лазер способен разрушать крупногабаритные толстостенные металлические строительные конструкции, ликвидировать загрязнения береговой и прибрежной зоны в результате аварийных разливов нефтепродуктов, разрушать ледяные преграды.
«В июле мы провели успешные испытания по подводной резке с помощью МЛК на глубине четырех метров. Пластина из нержавеющей стали толщиной до 100 мм была разрезана на несколько фракций, скорость резки составила 300 мм в минуту. Учения в Норильске станут прекрасной возможностью для демонстрации потенциала мобильного лазерного комплекса ТРИНИТИ при решении задач МЧС России», – отметил замгендиректора института по международной и коммерческой деятельности Азамат Беданоков, слова которого приведены в сообщении. Ранее ученые Самарского национального исследовательского университета им. Королева совместно с коллегами из филиала Физического института им. Лебедева РАН (ФИАН) и учеными из университета Эмори (США) создали лазерную установку нового типа, на основе которой в будущем можно будет создать лазеры для защиты Земли от астероидов.
Источник: https://vz.ru/

Ученые Брукхейвенской национальной лаборатории нашли доказательства столкновений, в которых частицы света создают материю и антивещество, - пишет sciencenews.org со ссылкой на Physical Review Letters.
Столкните свет со светом, и вы получите материю и антивещество. Это звучит как простая идея, которую на удивление трудно доказать.
Группа физиков теперь заявляет о первом прямом наблюдении процесса Брейта-Уиллера, в котором две частицы света - фотоны - сталкиваются друг с другом и производят электрон и его аналог из антивещества - позитрон. Но значение обнаружения зависит от определения слова «реальный». Некоторые физики утверждают, что фотоны не считаются реальными, что ставит под сомнение последствия наблюдения.
Процесс Брейта-Уиллера, предсказанный более 80 лет назад, никогда не наблюдался напрямую, хотя ученые наблюдали связанные с ним процессы, такие как рассеяние света светом. Новые измерения, полученные в результате эксперимента STAR на коллайдере релятивистских тяжелых ионов Брукхейвенской национальной лаборатории, совпадают с предсказаниями неуловимого преобразования, сообщают физик из Брукхейвена Дэниел Бранденбург и его коллеги.
«Идея о том, что можно создать материю из столкновения света, - интересная концепция», - говорит Бранденбург. Это поразительная демонстрация физики, увековеченной в уравнении Эйнштейна E = mc2, которое показало, что энергия и масса - две стороны одной медали.
Правильность наблюдения зависит от того, считаются ли фотоны «реальными», как того требует процесс Брейта-Уиллера, или «виртуальными». В физике элементарных частиц виртуальные частицы - это частицы, которые появляются только на короткое время и не обладают своей нормальной массой.
Физики согласны с тем, что фотоны от обычного источника света, такого как лампочка или лазер, реальны. Но реальность фотонов Бранденбурга и его коллег вызывает споры. Это потому, что свет, с которым сталкивается команда, исходит из необычного источника.
В коллайдере релятивистских тяжелых ионов атомные ядра движутся почти со скоростью света, прежде чем врезаться друг в друга. Эти быстрые ядра окружены электромагнитными полями, и с этими полями связаны фотоны. Обычно такие фотоны электромагнитных полей виртуальны. Но в эксперименте фотоны действуют так, как будто они настоящие, из-за высоких скоростей, с которыми движутся два ядра.
Новое свидетельство процесса Брейта-Уиллера происходит от столкновений, при которых ядра просто не попадают друг в друга. В этих случаях электромагнитные поля двух ядер перекрываются, и два фотона из этих полей могут столкнуться. Таким образом, исследователи искали близкие к цели попадания, которые создают один электрон и один позитрон.
Но, как говорит соавтор исследования Чжанбу Сюй, физик из Брукхейвена в Аптоне (штат Нью-Йорк), «проблема в том, как определить: исходят ли частицы от столкновения реальных фотонов, или от других процессов». Чтобы подтвердить тот факт, что частицы произошли от реальных фотонов, исследователи изучили углы между этими частицами, которые различаются в зависимости от столкновения реальных или виртуальных фотонов. Углы соответствовали ожиданиям для реальных фотонов, предполагая, что команда наблюдала законный процесс Брейта-Уиллера.
Тем не менее, «строго говоря», говорит физик элементарных частиц Люсьен Харланд-Ланг из Оксфордского университета, эксперимент «удален на один шаг» от истинного процесса Брейта-Уиллера. Хотя фотоны ведут себя почти как реальные, технически они виртуальны.
Бранденбург и его коллеги придерживаются другой точки зрения, похожей на физическую версию классического теста с уткой: если существо ходит как утка и крякает, как утка, то, вероятно, это утка. Если реальность фотона основана только на его поведении, то это будут настоящие фотоны.
И измерения ученых подтверждают это, говорит физик лазерной плазмы Стюарт Манглес из Имперского колледжа Лондона, который не участвовал в новом исследовании: «Все, что они измеряют, указывает, что это настоящий фотон». Однако Манглес отмечает, что фотоны по-прежнему виртуальны по некоторым определениям: в отличие от обычных фотонов, которые не имеют массы, эти фотоны имеют массу.
Один из способов обойти острые вопросы об определении реальности - это провести этот эксперимент с бесспорно реальными фотонами. Манглес и другие работают над обнаружением процесса Брейта-Уиллера с помощью лазеров, которые производят свет, столь же реальный, как и свет, позволяющий вам прочитать эту статью. Это, как надеются физики, станет доказательством того, что сталкивающийся свет создает материю.

Источник: https://scientificrussia.ru/

В конце 80-х годов в Советском Союзе занялись разработкой лазерного оружия, которое должно было выводить из строя системы наведения вероятного противника.
Разработку лазерной установки поручили НПО "Астрофизика", а созданием шасси занялось предприятие "Уралтрансмаш". Опытный образец боевой машины изготовили в 1991 году. По информации из открытых источников, комплекс оснастили твердотельными лазерами. Всего на борту было размещено двенадцать лазеров, которые могли сконцентрировать двенадцать лучей в один луч высокой мощности.
Во время движения оптическое оборудование и системы наведения защищались от повреждений бронированными крышками. В качестве оружия самообороны боевую машину вооружили крупнокалиберным пулеметом.
Для использования в качестве шасси выбрали гусеничную базу от самоходной артиллерийской установки 2С19 "Мста-С".
Боевому лазерному комплексу дали название "Сжатие". Испытания начались в 1991 году. Боевой лазерный комплекс обладал дальностью применения лазера, которая превышала дистанцию поражения цели танка примерно в два раза. Это значит, что он мог уничтожить оптическое оборудования танка до того, как бронемашина сможет его поразить.
Вместе с большим количеством преимуществ боевой лазер имел ряд недостатков. Первый заключался в том, что лазерная установка не могла поворачиваться вокруг своей оси, как это делает башня танка, из-за этого комплекс мог поражать цели только прямой наводкой.
Второй недостаток был в том, что, как и у всего лазерного оружия, у "Сжатия" эффективность снижалась в условиях плохой видимости.
По результатам испытаний комплекс "Сжатие" был рекомендован к принятию на вооружение. Для своего времени он был уникальной разработкой.
После распада СССР от поставок комплекса в войска отказались из-за экономических проблем.
"Сжатие" не единственный боевой лазер, который создавался СССР. Для нужд Военно-морского флота СССР создавался корабельный комплекс "Аквилон", а для противоракетной обороны был создан лазерный комплекс "Терра-3".

Источник: https://baltnews.ee/

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

Поиск