פיזור וקליטת האור בריגולסים פלנטרית

השיטות בפרוטוקול זה יכולות לסייע בפתרון הבעיה החישובית הפתוחה של פיזור אור על ידי regoliths כוכבי לכת, שכבות צפופות של חלקיקים על פני השטח של אסטרואידים עובר גרעינים ואובייקטים אחרים של מערכת השמש. כדי לאמת את החישובים, אנו מציגים מדידות ייחודיות שאינן יוצרות קשר ולא הרסניות המבוססות על ריחוף מדגם קולי. יש לנו שליטה מלאה על מיקום וכיוון לדוגמה.

כאן אנו מיישמים שיטות חישוביות מאומתות לפרש תצפיות של אסטרואיד 4 וסטה ו 67P / Churyumov-Gerasimenko. השיטות החישוביות והניסוייות הן אוניברסליות ו ניתן ליישמן למשל בחושים מרוחקים יבשתיים, במדעי החומר הננומטרי ובאופטיקה הביו-רפואית. שימוש בשיטות אלה דורש סבלנות.

עם זאת, המאמץ משתלם בשל האופי המוחלט וה וכמותי של התוצאה. הדגמה חזותית של השיטות היא קריטית. החלק הניסיוני המוצג בסרטון זה משלב טכניקות מתקדמות הן באופטיקה והן באקוסטיקה.

ההדגמה של ההליך תהיה ד"ר אנטי פנטילה, גברת ג'וליה מרטיקאינן, מר פטרי הלנדר, מר גוראן מקוני ומר טימו וייסנן. כדי להתחיל, להגדיר את מד פיזור על ידי הפעלת מקור האור, צינורות מכפיל תמונה ומגברים. אפשר למערכת להתייצב במשך 30 דקות.

לאחר מכן, הגדר את ריחוף הדגימה האקוסטית על-ידי הכנסת המיקרופון למרכז הריחוף והפעלת סקריפט הכיול. לאחר מכן בצע סריקת מדידה עם ריחוף ריק. הסריקה חושפת את כל האותות הנוצרים על ידי אור הסביבה, השתקפויות מהסביבה או רעשים חשמליים.

לאחר ההתקנה, השתמש בכף רשת שקופה אקוסטית כדי להזריק את הדגימה לתוך הריחוף האקוסטי. באמצעות מצלמת וידאו ואופטיקה של הגדלה גבוהה, בדוק את הכיוון והיציבות של המדגם לפני ואחרי מדידות פיזור. החוזק והאסמטריה של המלכודת האקוסטית ממוטבים ליציבות הדגימה המרבית.

כתוצאה מכך, הכוח האקוסטי מוגדר נמוך ככל האפשר. אם הדוגמה אסימטרית, סובב אותה סביב הציר האנכי כדי לקבל מידע אודות צורתה. בצע את הסיבוב על-ידי שינוי איטי של היישור של ההשמנה האקוסטית.

בעת ההדמיה, החל תאורה נוספת כדי לשפר את איכות התמונה. לאחר מכן, סגור את תא המדידה כדי לחסום את האור החיצוני. באמצעות ממשק המחשב, בחר את כיוון המדגם וכן את הרזולוציה הזוויתית ואת טווח המדידה.

האור הנכנס והאור המפוזר מסוננים על ידי מקטבים ליניאריים ממונעים. הפעל את סריקת המדידה האוטומטית. פעולה זו תמדד ארבע נקודות עבור כל זווית עם כיווני קיטוב אופקיים-אופקיים, אופקיים-אנכיים, אנכיים-אנכיים ואנכיים-אופקיים.

שחזרו את הדגימה לאחר המדידה על ידי כיבוי השדה האקוסטי ומתן אפשרות לדגימה ליפול על הבד השקוף מבחינה אקוסטית. לאחר מכן בצע סריקת מדידה נוספת עם ריחוף ריק כדי לזהות כל נסחף אפשרי בשל תנאי תאורת הסביבה. לאחר שתסיים, שמור את הנתונים.

נתח את הנתונים כדי לחשב את רכיבי המטריצה של Mueller עבור כל זווית באמצעות שילוב ליניארי של התעצמויות בקיטובים שונים. כדי להתחיל בדוגמנות, השתמש בגישה SSH כדי להתחבר למרכז ה- IT של CSC עבור המדע מוגבל אשכול Taito. הורד והידור כל התוכניות הנדרשות אשר מוגדרים מראש עבור Taito על ידי הפעלת bash compile.sh.

לאחר מכן, פתח את עורך הטקסט Nano והגדר את הפרמטרים עבור פיזור יחיד, רכיב נפח ואת המדגם למד כדי להתאים את המדגם למד על ידי שינוי הקובץ PARAMS. לאחר מכן הפעל את הצינור על-ידי ביצוע run.sh. בסיום, כתוב את מטריצת מולר המלאה של הדגימה לתיקיה הזמנית כסופית.

השתמש ב- Siris4 כדי לחשב את המאפיינים המתפזרים של חלקיקי הווארדיט על-ידי העברת קובץ ההפעלה Siris4 לאותה תיקיה באמצעות קובץ הקלט וקובץ מטריצת P. לאחר מכן העתק את input_1. פנימה pmatrix_1.

מתוך תיקיית הבדיקה. בשנת input_1. ב, להגדיר את מספר הקרניים לשני מיליון, מספר חלקיקי מדגם ל 1, 000, סטיית התקן של רדיוס ל 0.17, ואת מדד חוק הכוח של פונקציית המתאם לשלוש.

לאחר מכן הגדר את החלק האמיתי של האינדקס השחזור ל- 1.8 ולהשתמש בחלק המדמיין של אינדקס השחזור n כמתואר בפרוטוקול הטקסט. לאחר מכן, הפעל את Siris4 על-ידי ביצוע הפקודה המוצגת כאן עבור כל אורך גל מ- 0.4 עד 2.5 מיקרון באמצעות טווח גודל של 10 עד 200 מיקרון בקוטר של 10 עד 200 מיקרון עם שלב דגימה של 10 מיקרון. לאחר מכן, שמור כל מטריצת שלב פיזור מחושבת p pmatrix_x.

בקובץ. ה- x בשם הקובץ מתאר את מספר אורך הגל וטווחים בין אחד ל- 43 עבור כל גודל חלקיק. הקובץ יכיל את זוויות פיזור, כמו גם את רכיבי מטריצת פיזור P11, P12, P22, P33, P34, ו P44 עבור אורך גל אחד וגודל החלקיק.

ממוצע מטריסות פיזור המתקבל, יחיד פיזור אלבדוס, ו ממוצע נתיבים חופשיים על התפלגות גודל חוק כוח עם מדד של 3.2. השתמשו במפזרים מפוזרים בתוך אמצעי אחסון בגודל וסטה עם אינדקס שבירה של אחד מהם. בקובץ הקלט, השתמש באלבדוס פיזור יחיד ממוצע ואורך נתיב חופשי ממוצע עבור פיזורים פנימיים.

לאחר מכן, הפעל את Siris4 בכל אורך גל על-ידי ביצוע הפקודה המוצגת כאן כאשר x הוא אורך הגל. הקוד קורא את מטריסות פיזור ממוצע כקלט שלה עבור פיזורים מפוזרים פנימיים. ספקטרום נצפה של Scale Vesta לערך אלבדו גיאומטרי של 0.42327 ב 0.55 מיקרון.

כדי להגיע ל 17.4 מעלות, להחיל גורם של 0.491 על הספקטרום קנה המידה. השווה הן את הספקטרום המודרך והן את הספקטרום שנצפה לאורך כל טווח אורך הגל. התחל על-ידי הורדת קבצי המקור באמצעות Git והזז את הקבצים לפרוטוקול תקליטור הספריה שהורד4b.

לאחר מכן, להוריד ולהדר את כל התוכניות הנדרשות על ידי הפעלת bash compile.sh. כאשר אתה מוכן, העתק את מטריצת פיזור הקלט הממוצעת וכן את מטריצת פיזור משרעת לספריה העובדת הנוכחית. לאחר מכן, פתח את עורך הטקסט Nano ושנה את הקובץ PARAMS כדי להגדיר את הפרמטרים הרצויים.

הפעל את הצינור על-ידי ביצוע run.sh. לאחר מכן כתוב את מטריצת מולר המלאה לתיקיה הזמנית כ- rtcb.out. התחל ב- MATLAB והפעל את שגרת powerlaw_ave.

m כדי לחשב ממוצע את התוצאות על התפלגות גודל חוק הכוח של אינדקס מינוס שלוש לאחר חישוב פונקציות שלב התרדמת מן Solver Siris4. התפוקות השגרתיות הצפויות הן pmatrix2. פנימה, אלבדו והדרך החופשית הממוצעת.

לאחר מכן, הגדר את התוצאות מהפלטים אלבדו ואת הנתיב החופשי הממוצע לתוך הקלט. בקובץ. הגדר את הגודל למיליארד והגדר את מדד חוק הכוח של פונקציית המתאם לצורה ל-2.5.

לאחר מכן הפעל את Siris4 באמצעות שורת הפקודה המוצגת כאן כדי להשיג את פונקציית שלב הגרעין. עם Siris4, תכונות פיזור של 100, 000 אגרגטים נפתרו בממוצע. תוצאות אלה מותווים כאן ומציגות את המדידות הניסיוניות וסימולציה נוספת ללא המדיום היעיל.

שתי האפשרויות עבור התפלגות החלקיקים יצרו התאמה לפונקציית הפאזה הנמדדת למרות שהן גורמות למאפייני קיטוב שונים. הבדלים אלה יכולים לשמש כדי לזהות את ההתפלגות הבסיסית של החלקיקים המדגם. הבחירה הטובה ביותר היא להשתמש בהתפלגות הנורמלית חתוכה במקום בחלקיקים שצייידו.

אם נעשה שימוש רק בפונקציות שלב מנורמלות, שתי ההפצות נותנות תוצאות שלא ניתן לבחנה. עבור depolarization, התוצאות המספריות יש תכונות דומות העקומה נמדד אבל הפונקציות מועברות על ידי 10 מעלות לכיוון backscattering. ההבדלים בקיטוב מצביעים על כך שלדגימה יש ככל הנראה מבנה מורכב יותר מהמודל ההומוגני.

עם זאת, מעבר לשיטות המיקרוסקופיות הקיימות לאפיון מדגם כדי לאחזר את המבנה האמיתי של הצבירה. כאן עקומת הפאזה הפוטומטרית לוותה בתלות ליניארית בעוצמה המחקה את ההשפעה של הצללה ברגולית אלבדו גבוהה צפופה. המודל מסביר בהצלחה את עקומות הפאזה הפפוטומטריות והקיטוביות שנצפו ומציע תחזית מציאותית לקיטוב המרבי.

מדהים כיצד החלק הדק של אוכלוסיית החלקיקים הקטנה מסוגל להשלים את ההסבר של עקומות הפאזה. בעת ביצוע ניסוי זה, ריחוף מדגם קולי הוא המפתח מדידות פיזור מוצלח. בחלק החישובי, הטיפול הלא קוהרנטי של פיזור בתוך המדיום של חלקיקים הוא חיוני.

בעתיד, אנו מתכננים להרחיב את שיטות הניסוי לדגימות גדולות וקטנות יותר המגיעות לקנה מידה של סנטימטר ומיקרומטר. אנו מפתחים כעת דרכים לנצל בקרת מדגם קולי מלא במיקרוסקופים. לנקוט אמצעי זהירות מתאימים בעת ביצוע פרוטוקול זה כמו אולטרסאונד חזק מקורות אור מנוצלים במדידות אלה.