Gezegen Regoliths ışık saçılma ve emilimi

Sayısal ve deneysel yöntemler, yoğun olarak paketlenmiş partiküllerin ayrık rasgele medyasında birden fazla ışık saçılması için sunulur. Yöntemler asteroit (4) Vesta ve Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko gözlemlerini yorumlamak için kullanılmaktadır.

Bu protokoldeki yöntemler, göklerin ve diğer güneş sistemi nesnelerinden geçen asteroitlerin yüzeylerinde yoğun olarak paketlenmiş parçacık katmanları olan gezegenretolitleri tarafından ışık saçılımının açık hesaplama problemini çözmeye yardımcı olabilir. Hesaplamaları doğrulamak için, ultrasonik örnek havaya dayalı benzersiz temassız ve tahribatsız ölçümler sokulduk. Örnek pozisyon ve oryantasyon konusunda tam kontrole sahibiz.

Burada asteroit 4 Vesta ve 67P/Churyumov-Gerasimenko gözlemlerini yorumlamak için doğrulanmış hesaplama yöntemleri uyguluyoruz. Hesaplama ve deneysel yöntemler evrenseldir ve örneğin karasal uzaktan algılama, nano ölçekli malzeme bilimleri ve biyomedikal optikte uygulanabilir. Bu yöntemlerden yararlanmak sabır gerektirir.

Ancak, çaba sonucun mutlak ve nicel doğası nedeniyle kapalı öder. Yöntemlerin görsel gösterimi çok önemlidir. Bu videoda gösterilen deneysel bölüm, optik ve akustik te son teknoloji tekniklerini bir araya getirmektedir.

Prosedürü gösteren Dr.Antti Penikainen, Bayan Julia Martikainen, Bay Petteri Helander, Bay Goran Maconi ve Bay Timo Vaisanen olacaktır. Başlamak için, ışık kaynağı, fotoğraf çarpan tüpleri ve amplifikatörler açarak scatterometer ayarlayın. Sistemin 30 dakika boyunca stabilize olmasını bekleyin.

Ardından, mikrofonu levitator'un ortasına takarak ve kalibrasyon komut dosyasını çalıştırarak akustik numune levitator'u ayarlayın. Sonra boş bir levitator ile bir ölçüm süpürme yapmak. Süpürme ortam ışığı, çevredeki yansımaları veya elektrik gürültüleri tarafından üretilen herhangi bir sinyalleri ortaya koymaktadır.

Bir kez kurulum, akustik şeffaf örgü kaşık akustik levitator içine örnek enjekte etmek için kullanın. Bir video kamera ve yüksek büyütme optik kullanarak, saçılma ölçümleri öncesi ve sonrasında numunenin yönünü ve stabilitesini kontrol edin. Akustik kapanın gücü ve assimetrisi maksimum numune stabilitesi için optimize edilebiyi optimize eder.

Sonuç olarak, akustik güç mümkün olduğunca düşük ayarlanır. Örnek asimetrikse, şekli hakkında bilgi edinmek için onu dikey eksen etrafında döndürün. Akustik tuzağın hizasını yavaşça değiştirerek döndürmeyi gerçekleştirin.

Görüntüleme sırasında, görüntü kalitesini artırmak için ek aydınlatma uygulayın. Ardından, dış ışığı engellemek için ölçüm odasını kapatın. Bilgisayar arabirimini kullanarak, numunenin yönünü ve açısal çözünürlüğünü ve ölçüm aralığını seçin.

Gelen ve dağınık ışık motorlu lineer polarizörler tarafından süzülür. Otomatik ölçüm taramasını çalıştırın. Bu yatay-yatay, yatay-dikey, dikey-dikey ve dikey-yatay polarize yönlendirmeleri ile her açı için dört nokta ölçecektir.

Akustik alanı kapatarak ve numunenin akustik saydam kumaşa düşmesine izin vererek ölçümden sonra numuneyi kurtarın. Daha sonra ortam ışığı koşulları nedeniyle olası sürüklenme tespit etmek için boş bir levitator ile başka bir ölçüm süpürme yürütmek. Tamamlandığında, verileri kaydedin.

Farklı kutuplaşmalardaki yoğunlukların doğrusal birleşimi ile her açı için Mueller matris elemanlarını hesaplamak için verileri analiz edin. Modellemeye başlamak için, CSC BT Merkezi'ne bağlanmak için SSH erişimini kullanarak sınırlı sayıdaki bilim kümesi Taito'yu kullanın. Bash compile.sh yayınlayarak Taito için önceden yapılandırılmış olan gerekli tüm programları indirin ve derleyin.

Ardından, metin düzenleyicisi Nano'yu açın ve params dosyasını değiştirerek çalışılan örnekle eşleşecek şekilde tek bir dağılım, hacim öğesi ve çalışılan örnek için parametreleri ayarlayın. Sonra komut bash run.sh çalıştırarak boru hattı çalıştırın. Bittiğinde, numunenin tam Mueller matrisini son çıkış olarak geçici klasöre yazın.

Önce siris4 çalıştırılabilir dosyagiriş dosyası ve P matris dosyası ile aynı klasöre taşıyarak howardite parçacıkların saçılma özelliklerini hesaplamak için Siris4'ü yararlanın. O zaman input_1 kopyala. ve pmatrix_1.

test klasöründen içeri. input_1'da. içinde, ışın sayısını iki milyona, örnek partikül sayısını 1,000'e, yarıçapın standart sapmasını 0,17'ye ve korelasyon fonksiyonunun güç yasası indeksini üçe ayarlayın.

Daha sonra kırılma dizininin gerçek kısmını 1,8 olarak ayarlayın ve metin protokolünde açıklandığı gibi kırılma indisi n'nin hayali kısmını kullanın. Ardından, siris4'ü her dalga boyu için gösterilen komutu 0,4 ila 2,5 mikron arasında 10 mikron çapında bir örnekleme adımı ile 10 ila 200 mikron boyutu kullanarak çalıştırın. Ardından, her bir açılan saçılma faz ı matris p'yi bir pmatrix_x kaydedin.

dosyada. Dosya adındaki x dalga boyu numarasını açıklar ve her parçacık boyutu için 1 ile 43 arasında değişir. Dosya, bir dalga boyu ve parçacık boyutu için p11, P12, P22, P33, P34 ve P44 saçılma matris elemanlarının yanı sıra saçılma açılarını da içerecektir.

Elde edilen saçılma matrisleri, tek saçılma Albedos ortalama ve 3,2 indeks ile bir güç yasası boyutu dağılımı üzerinde serbest yollar anlamına gelir. Vesta boyutunda bir hacim içinde bir kırılma indisi ile dağınık dağılımları kullanın. Giriş dosyasında, ortalama tek dağılım Albedos'u kullanın ve dahili dağılımcılar için ortalama serbest yol uzunluklarını kullanın.

Daha sonra, x'in dalga boyu olduğu yerde gösterilen komutu uygulayarak siris4'u her dalga boyunda çalıştırın. Kod, iç dağınık dağılımları için girişi olarak ortalama saçılma matrislerini okur. Vesta'nın gözlemlediği spektrumları 0,55 mikron olarak 0,42327 geometrik Albedo değerine göre ölçeklendirin.

17,4 dereceye ulaşmak için, ölçeklenmiş spektrumlara 0,491 faktörü uygulayın. Tüm dalga boyu aralığında hem modellenen hem de gözlenen spektrumları karşılaştırın. Git ile kaynak dosyaları indirerek başlayın ve indirilen dizin cd protocol4b içine dosyaları taşıyın.

Ardından, bash compile.sh çalıştırarak gerekli tüm programları indirin ve derleyin. Hazır olduğunuzda, ortalama giriş saçılma matrisini ve genlik saçılma matrisini geçerli çalışma dizinine kopyalayın. Ardından, metin düzenleyicisi Nano'yu açın ve istenen parametreleri ayarlamak için PARAMS dosyasını değiştirin.

Bash run.sh uygulayarak boru hattını çalıştırın. Sonra rtcb.out olarak geçici klasöre tam Mueller matris yazın. MATLAB'dan başlayın ve ortalama rutin powerlaw_ave çalıştırın.

m Siris4 çözücüden koma faz fonksiyonları hesaplandıktan sonra indeks eksi üç güç yasası boyutu dağılımı üzerinde sonuçları ortalama. Beklenen rutin çıktılar pmatrix2'dir. içinde, Albedo ve ortalama ücretsiz yol.

Daha sonra, Albedo çıktıları ve giriş içine ortalama ücretsiz yol sonuçları ayarlayın. dosyada. Boyutu bir milyara ayarlayın ve şekil için korelasyon işlevinin güç yasası dizini 2,5 olarak ayarlayın.

Daha sonra çekirdek faz işlevini elde etmek için burada gösterilen komut satırını kullanarak Siris4 çalıştırın. Siris4 ile 100.000 agreganın saçılma özellikleri çözüldü ve ortalamalandı. Bu sonuçlar burada deneysel ölçümleri ve etkili ortam olmadan ek bir simülasyon gösteren çizilir.

Parçacık dağılımı için her iki seçenek de farklı polarizasyon karakteristikleri ile sonuçlanmasına rağmen ölçülen faz fonksiyonuna bir eşleşme üretti. Bu farklılıklar, örnekteki parçacıkların altta yatan dağılımını belirlemek için kullanılabilir. En iyi seçenek, eşit parçacıklar yerine kesilmiş normal dağılımı kullanmaktır.

Yalnızca normalleştirilmiş faz işlevleri kullanılırsa, iki dağılım ayırt edilemez sonuçlar verir. Depolarizasyon için, sayısal sonuçlar ölçülen eğriye benzer özelliklere sahiptir, ancak işlevler 10 derece geri saçılma yönüne kaydırılır. Polarizasyondaki farklılıklar, numunenin homojen modelden daha karmaşık bir yapıya sahip olduğunu göstermektedir.

Ancak, agreganın gerçek yapısını almak için örnek karakterizasyonu için mevcut mikroskobik yöntemlerin ötesindedir. Burada fotometrik faz eğrisi, yoğun bir dolu yüksek Albedo regolith gölgeleme etkisini taklit büyüklüğüne doğrusal bağımlılık eşlik etmiştir. Model, gözlenen fotometrik ve polarimetrik faz eğrilerini başarıyla açıklar ve maksimum polarizasyon için gerçekçi bir tahmin sunar.

Küçük parçacık popülasyonunun küçük kısmının faz eğrilerinin açıklamasını tamamlama yeteneğine sahip olması dikkat çekicidir. Bu denemeyi gerçekleştirirken, ultrasonik örnek levitation başarılı saçılma ölçümleri anahtarıdır. Hesaplamalı kısımda, parçacıkların orta içinde saçılma tutarsız tedavi esastır.

Gelecekte, deneysel yöntemleri santimetre ve mikrometre ölçeklerine ulaşan daha büyük ve daha küçük numunelere genişletmeyi planlıyoruz. Şu anda mikroskoplarda tam ultrasonik örnek kontrolü kullanmak için yollar geliştiriyoruz. Bu ölçümlerde güçlü ultrason ve ışık kaynakları kullanıldığı için bu protokolü gerçekleştirirken gerekli önlemleri alın.