Los investigadores han desarrollado un nuevo instrumento que puede analizar la luz reflejada de materiales muy pequeños o extremadamente oscuros, como algunas muestras de meteoritos y VANTABlack, la sustancia más oscura creada por el hombre. El instrumento ya está revelando nueva información sobre estos y otros materiales difíciles de-analizar superficies.
El uso de la espectroscopía para medir cómo la luz se refleja en una superficie puede proporcionar información sobre las propiedades físicas y químicas de un material de muestra. Sin embargo, las muestras extremadamente oscuras o pequeñas como las de meteoritos dificultan este tipo de análisis porque reflejan muy poca luz.
En la revista The Optical Society OSA óptica aplicada , primer autor Sandra Potin y colegas del Institut de Planétologie et Astrophysique de Grenoble IPAG, Universidad Grenoble Alpes en Francia, informan que su nuevo instrumento, llamado SHADOWS, se puede utilizar para la espectroscopía de reflectancia de muestras que miden menos de un milímetro en cubosy que reflejan menos del 0.03 por ciento de la luz que ilumina la muestra.
El nuevo instrumento se puede usar para comprender mejor la composición de meteoritos e identificar el asteroide o cometa del que se originaron. También se puede usar para analizar superficies en naves espaciales, donde se usan recubrimientos muy oscuros para reducir la luz dispersa o eliminarcalor de la instrumentación utilizada en el espacio.
Mejora de la sensibilidad
El instrumento de espectroscopía creado por los investigadores se conoce como un radiómetro espectrogonio, que funciona al iluminar una muestra desde una dirección precisa y luego detectar la luz reflejada desde una dirección diferente. Este enfoque se conoce como reflectancia bidireccionalespectroscopía porque calcula la reflectancia de un material en función de la dirección de la luz de iluminación y la dirección desde la cual se detecta esa luz reflejada. Los espectros producidos por esta medición son como una huella digital que puede usarse para determinar la composición de una muestra.
Los investigadores comenzaron con un radiómetro que desarrollaron previamente para muestras grandes y brillantes y trabajaron para mejorar su sensibilidad al reducir la iluminación a un diámetro de alrededor de 5.2 mm. El punto de iluminación se puede hacer aún más pequeño para mapear superficies heterogéneas como una superficieque contiene múltiples tipos de materiales.
"El instrumento tiene una muy buena relación señal / ruido porque usamos lo que llamamos detección sincrónica", dijo Potin. "Esto significa que en lugar de usar luz continua, iluminamos las muestras con pulsos de luz con una precisión muy precisafrecuencia. Al vincular los dos detectores del radiómetro a esta frecuencia, todo lo que no sea luz reflejada por la muestra puede eliminarse de la medición ".
El nuevo instrumento utiliza múltiples colores de luz y mueve la fuente de luz y el detector alrededor de la muestra para medir la luz proveniente y reflejada en múltiples direcciones. La información obtenida de las diferentes direcciones y colores de la luz se utiliza para construir un ángulo 3Dmapa del reflejo de luz de la muestra que puede proporcionar aún más información sobre la muestra.
amplio rango de temperaturas
Otro aspecto del nuevo instrumento es que puede usarse para analizar muestras a -20 grados C hasta 250 grados C, con planes para operar a temperaturas aún más bajas, hasta -210 grados C. Esto es importante porque la temperaturade la muestra puede cambiar los espectros obtenidos con el instrumento.
"Algunos asteroides están muy lejos del sol y por lo tanto son bastante fríos, pero cuando un cometa se acerca al sol, hace mucho calor", dijo Potin. "Si estamos tratando de comparar las muestras de meteoritos encontradas en la Tierra con los espectros obtenidos"desde los asteroides en el espacio, necesitamos tomar las medidas en un rango muy amplio de temperaturas ".
Los investigadores usaron SHADOWS para tomar medidas de una muestra VANTABlack, que es una sustancia química hecha de nanotubos de carbono cultivados en papel de aluminio. Los espectros de este material obtenidos con el nuevo instrumento se veían completamente diferentes de los adquiridos por otras técnicas de espectroscopía porqueinformación incluida tomada de diferentes direcciones.
"Al personalizar el análisis espectral bidireccional para superficies muy oscuras, nuestro nuevo enfoque puede revelar información estructural que no se ha observado con otros tipos de mediciones", dijo Potin.
Los investigadores dicen que ahora están trabajando para realizar mejoras en el instrumento, incluida la incorporación de mediciones de polarización para proporcionar aún más información sobre las muestras analizadas. El instrumento está disponible para su uso por investigadores en Europa a través de la actividad Trans National Access del Europlanet 2020-Programa RI.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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