گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

ویژگی‌های ذرات هولوگرافیک: رونمایی از ترکیب و دینامیک پراکندگی‌های کلوئیدی با میکروسکوپ ویدیویی هولوگرافیک

هولوگرام درون خطی یک ذره کلوئیدی در مقیاس میکرومتر اطلاعات گسترده ای را در مورد موقعیت سه بعدی ذره، اندازه، شکل و ترکیب مواد آن رمزگذاری می کند. یک عکس فوری می تواند یک کره کلوئیدی را در محدوده یک یا دو نانومتر در محدوده صدها میکرومتر محلی کند. همین تجزیه و تحلیل قطر کره را در چند نانومتر و ضریب شکست پیچیده آن را در چند قسمت در هزار به دست می‌دهد. هیچ تکنیک منفرد دیگری چنین انبوهی از اطلاعات حل شده با ذرات را فراهم نمی کند، به خصوص برای پراکندگی های رقیق نشده و ناهمگن. پیاده‌سازی‌های مبتنی بر تئوری لورنز-می در مورد پراکندگی نور می‌توانند ده‌ها هولوگرام در ثانیه را در ایستگاه‌های کاری کامپیوتری استاندارد تجزیه و تحلیل کنند. این سرعت برای ارائه بازخورد برای واکنش های سنتز کلوئیدی و کنترل فرآیندهای صنعتی به اندازه کافی است. پیاده سازی های یادگیری ماشینی ده ها برابر سریعتر هستند. ما این قابلیت‌ها را در کاربردهای مختلف از تجزیه و تحلیل زمان‌بندی تبدیل‌های تک ذره تا کاربردهای دنیای واقعی در تولید داروی زیستی و پردازش نیمه هادی نشان خواهیم داد.

نور ساختاری و تصویربرداری فلورسانس تحریک دو فوتون

"تصویربرداری با کنتراست بالا از طریق اسپری های نوری متراکم با استفاده از نور ساختاری و تصویربرداری فلورسانس تحریک دو فوتون"

تصویربرداری و مشخص کردن اسپری های اتمیزه کننده به دلیل پراکندگی نور متعددی که توسط قطرات اطراف ایجاد می شود بسیار چالش برانگیز است. این موضوع امکان تجزیه و تحلیل پدیده های تجزیه مایع و تشکیل قطرات را در چنین محیط های پراکندگی محدود کرده است. در طول دهه گذشته، ما در حال توسعه انواع تکنیک‌های تصویربرداری جدید بوده‌ایم که امکان کاهش و سرکوب تاری تصویر را فراهم می‌کند و منجر به تجسم کنتراست بالا اسپری‌های متراکم نوری می‌شود. این رویکردهای تجربی مبتنی بر استفاده از روش‌های روشنایی ساختاریافته و همچنین تصویربرداری فلورسانس تحریک دو فوتونی هستند. در نهایت، شبیه‌سازی‌های عددی مبتنی بر شبیه‌سازی مونت کارلو شتاب‌دار GPU نیز برای درک بیشتر اثرات ناشی از پراکندگی نور چندگانه و بهینه‌سازی استراتژی‌های فیلتر نوری پیشنهادی انجام شده‌اند.

تیم مهندسی شکوفه ساتری

با تیم مهندسی شکوفه ساتری

"میدان های ساختاریافته ساخته شده از برهم نهی پرتوهای غیر شکست"

در این گفتار یک تکنیک جدید برای ایجاد پرتوها و پالس‌های خطی، سطحی یا حجمی ارائه شده است. ساخته شده از برهم نهی های گسسته یا پیوسته پرتوهای بسل با مرتبه دلخواه، هم به نظریه پرداز و هم به تجربی اجازه می دهد تا میدان های نوری ساختار یافته دلخواه، بدون پراش و حتی بدون پراکندگی را در امتداد خطوط، سطوح و حجم ها تصور، طراحی و تولید کند. و رسانه های پراکنده اگرچه طیف وسیعی از کاربرد در ارتباطات راه دور، سنجش از دور، تراز نوری، هدایت اتم و غیره وجود دارد، در اینجا ما بر روی برنامه‌های کاربردی در دستکاری نوری ذرات با اندازه میکرو و نمونه‌هایی تمرکز می‌کنیم که می‌توانند در نمایشگرهای حجمی یا هولوگرافیک مورد توجه قرار گیرند. یک چشم انداز تاریخی در مورد محاسبه ضرایب شکل تیر چنین تیرهایی با توجه به چالش اخیر یافتن توصیفات قابل اعتماد از تیرهای بسل در زمینه تئوری تعمیم یافته لورنز-می و با کمک طرح های تقریب محلی ارائه شده است.

کنفرانس نور لیزر و برهمکنش با ذرات

روش های تعیین مشخصات ذرات (تداخل سنجی، هولوگرافی، پلاریمتری، طیفی، استاتیکی، دینامیکی،...)

- پراکندگی میدان نزدیک، میدان دور و زمان حل شده،

- پلاسمونیک ها و سایر رزونانس ها،

- ذرات و مصالح به شکل پیچیده،

- چند رسانه پراکندگی و تصادفی (متراکم، آشفته،...)

- اثرات مکانیکی نور (دستکاری ذرات، اندازه گیری نیرو، موچین نوری، ...)

- توضیحات پرتوهای لیزر (مشارکت پرتوهای صوتی و کوانتومی نیز مورد استقبال قرار می گیرد).

و دامنه های کاربردی:

- خصوصیات جریان دو و چند فازی (احتراق، اسپری، جریان حبابدار...)

- علم آئروسل و محیط جوی (هسته سازی، حمل و نقل، خصوصیات...)

- پلاسما و فیزیک ماده نرم (نانو کریستالیت، کریستال کولن، کلوئیدها، تجمع، و...)

- مهندسی نوری زیست پزشکی (دستکاری و خواص سلولی، میکرورئولوژی، ...)

- سنجش از دور (لیدار، ارتباطی،...)

الیاف فوق نازک برای اپتوژنتیک کم تهاجمی

ظهور اپتوژنتیک عصر جدیدی از علوم اعصاب را آغاز کرده است، زیرا به محققان اجازه می دهد نورون های خاصی را با نور در حیواناتی که آزادانه حرکت می کنند فعال یا مهار کنند. همراه با ضبط‌های الکتروفیزیولوژیکی، ابزارهای اپتوژنتیک می‌توانند تعاملات پیچیده بین نورون‌ها را در طول عملکردهای روزمره و همچنین در شرایط بیماری آشکار کنند.

فیبرهای نوری برای اپتوژنتیک معمولاً دارای سطح مقطع چند مرتبه بزرگتر از یک الکترود سیمی یا سلول مغزی هستند که می تواند به نورون های ثبت شده آسیب برساند و در نتایج تجربی تداخل ایجاد کند. اکنون، محققان آلمانی یک ساختار بهبود یافته بر اساس فیبرهای نوری فوق نازک ایجاد کرده اند که کمترین اختلال را در بافت مغز اطراف ایجاد می کند 

فیبرهای نوری به اندازه سلول

یک رویکرد رایج برای ترکیب دستکاری اپتوژنتیک و ضبط های الکتروفیزیولوژیکی استفاده از فیبر نوری با قطر بزرگ است که بافت ظریف اطراف الکترود را روشن می کند. با این حال، چنین الیاف حجیم نه تنها تعداد کانال‌های روی سر حیوان را محدود می‌کنند، بلکه می‌توانند بر کیفیت ضبط به دلیل تداخل فتوشیمیایی و الکترومغناطیسی، اثرات فتوولتائیک و آسیب‌های مکانیکی هنگام کاشت تأثیر منفی بگذارند.

نویسنده اول، دیوید اریکسون از آزمایشگاه اپتوفیزیولوژی در دانشگاه فرایبورگ آلمان گفت: «ضبط همزمان در مقیاس بزرگ و مداخلات اپتوژنتیک ممکن است کلید رمزگشایی گفتگوی سریع و چندوجهی بین نورون‌ها باشد که عملکرد مغز را حفظ می‌کند. "در حالی که الکترودها از تک سیم تا صدها کانال ضبط و کاهش سطح مقطع پیشرفت زیادی داشته اند، فیبرهای نوری از نظر اندازه و تعداد کانال های تحریک اصلاح نشده اند."

برای کاهش این مشکلات، اریکسون و همکارانش تصمیم گرفتند یک فیبر نوری ضخیم را با چندین فیبر نوری فوق نازک به اندازه سلول جایگزین کنند که الکترود را احاطه کرده است. در این فرآیند، آنها باید یک چارچوب نوری کاملاً جدید ایجاد می‌کردند - که آن را انتشار نور فیبر ذوب شده و ضبط خارج سلولی (FFLEXR) نامیدند - که همچنان امکان ضبط و تحریک را در یک حیوان آزادانه در حال حرکت می‌داد.

تحریک عصبی موفق

FFLEXR از الیاف بسیار نازک با قطر بیرونی و هسته به ترتیب 30 و 24 میکرون استفاده می کند که می توانند برای کاشت به هر پروب سیلیکونی متصل شوند. بر خلاف الیاف ضخیم سنتی با قطر هسته 200 میکرون، الیاف FFLEXR بسیار منعطف با شعاع خمشی بسیار کوچک‌تر هستند و به حیوانات اجازه می‌دهند بدون محدودیت حرکت کنند. راه اندازی آزمایشی همچنین شامل یک رابط فیبر ماتریس سبک وزن، یک کموتاتور نوری برای تحریک کارآمد چند کاناله و یک کابل پچ همه منظوره است.

ایلکا دیستر، نویسنده ارشد، همچنین از آزمایشگاه اپتوفیزیولوژی در دانشگاه فرایبورگ، گفت: «رویکرد جایگزین ما انعطاف‌پذیری برای اعمال هر طول موج دلخواه از طریق یک منبع نور قابل تعویض خارجی و فعال کردن تحریک اپتوژنتیک در اعماق مختلف بافت مغز را حفظ می‌کند.

محققان سیستم خود را با انجام همزمان دستکاری اپتوژنتیک، ضبط الکتروفیزیولوژیک و بازخوانی رفتاری در موش‌ها و موش‌های صحرایی که آزادانه حرکت می‌کنند، تأیید کردند. در هر دو مورد، حیوانات با چندین فیبر نوری بسیار نازک با حداقل تهاجم و همچنین پروب های آرام برای ضبط خارج سلولی با کیفیت بالا کاشته شدند. در نهایت، هدف آنها گسترش FFLEXR برای دستیابی به ضبط سطح کل مغز و تحریکات اپتوژنتیک است.

اریکسون می‌گوید: «استفاده آینده از این سیستم می‌تواند ثبت فعالیت عصبی از آن فیبرها باشد. این می‌تواند راهی برای مطالعه سیگنال‌های تعدیل‌کننده عصبی با تفکیک فضایی باشد، که به نوبه خود برای درک انواع مختلف بیماری‌ها حیاتی هستند.

بازیابی شتاب دهنده پلاسما در ده ها نانوثانیه

فناوری پلاسما این نوید را دارد که می‌تواند ذرات باردار را تا انرژی‌های بسیار بالا در فواصل بسیار کوتاه شتاب دهد - و بنابراین با هزینه‌های بسیار کمتر از امکانات امروزی در مقیاس کیلومتر. اما برای اینکه واقعاً کاربردی باشند، چنین دستگاه هایی باید نرخ تکرار خود را چندین مرتبه افزایش دهند.

محققان در آزمایشگاه DESY در آلمان، برای اینکه بفهمند این شتاب‌دهنده‌ها با چه سرعتی اصولاً می‌توانند کار کنند، مدت زمانی را که یک پلاسما طول می‌کشد تا حالت اولیه خود را پس از عبور یک پرتو ذرات با سرعت بالا، یک میدان بیداری در آن ایجاد کند، اندازه‌گیری کرده‌اند. نتیجه آنها: چند ده نانوثانیه - به اندازه کافی کوتاه برای برآوردن فرکانس های مگاهرتزی مورد نیاز برای سخت ترین برخورد دهنده های ذرات و منابع نور

شتاب دهنده در حال ظهور

شتاب‌دهنده‌های ویک‌فیلد پلاسما می‌توانند با شلیک پالس‌های لیزری بسیار شدید یا دسته‌های ذرات به داخل پلاسما و ایجاد نوسانات در الکترون‌های پلاسما در پشت آنها، گرادیان‌های میدان الکتریکی تا چندین گیگا ولت بر متر ایجاد کنند. ذرات باردار یا از داخل خود پلاسما یا تزریق شده از خارج می توانند مانند موج سواران روی موج آب در این مسیر حرکت کنند تا انرژی های بسیار بالایی را تنها در چند سانتی متر به دست آورند (به «گشت و گذار در ویکفیلد»، OPN، فوریه 2022 مراجعه کنید).

این شیب‌ها بسیار بالاتر از آن‌هایی هستند که در شتاب‌دهنده‌های معمولی مبتنی بر حفره‌های فرکانس رادیویی (RF) قابل دستیابی هستند، که سطوح آن‌ها بیش از یک قدرت میدان مشخص شروع به شکستن می‌کنند. به این ترتیب، دانشمندان در تلاش برای توسعه شتاب‌دهنده‌های مبتنی بر پلاسما برای برخورددهنده‌های ذرات باریک (مانند نسل بعدی ماشین‌های الکترون-پوزیترون)، و برای استفاده از لیزرهای الکترون آزاد (FELs) برای استفاده در تحقیقات، صنعت و پزشکی هستند. و به طور بالقوه می تواند در محوطه دانشگاه ها یا بیمارستان های فردی مستقر شود.

با این حال، میزان تکرار همچنان یک مانع بزرگ است. درخشندگی لازم برخورددهنده های ذرات و درخشندگی FEL ها مستلزم آن است که پالس های لیزری یا دسته های ذرات محرک یک شتاب دهنده پلاسما هزاران یا حتی میلیون ها بار در ثانیه تولید شوند. در مقابل، دستگاه‌های wakefield که تا به امروز توسعه یافته‌اند، معمولاً بیش از چند هرتز کار نمی‌کنند.

آزمایشگاه فیزیک پلاسما

توسعه مهارت‌ها، دانش و درک تکنیک‌های اولیه و پیشرفته آزمایشگاهی مورد استفاده برای اندازه‌گیری خواص و رفتار پلاسما. آزمایش‌های نماینده عبارتند از: تشکیل و معماری پلاسمای کاتد سرد. انتشار دوقطبی در پلاسماهای پس از تابش. اندازه گیری کاوشگر لانگمویر از دمای الکترون و چگالی پلاسما. دو برابر شدن دوره و انتقال به هرج و مرج در تخلیه های درخشش. طیف سنجی نوری برای شناسایی گونه ها؛ تداخل سنجی مایکروویو و تشدید حفره برای تعیین چگالی پلاسما. و تکانه تولید شده توسط رانشگر پلاسما.

پلاسما فیوژن و تشخیص پلاسما

مقدمه ای بر فیزیک پلاسما تجربی، با تاکید بر پلاسماهای با دمای بالا برای همجوشی. الزامات پلاسماهای همجوشی: محصور کردن، بتا، قدرت و اگزوز ذرات. بحث در مورد همجوشی توکامک و سیستم های محصور کننده مغناطیسی و اینرسی جایگزین. وضعیت درک تجربی: آنچه می دانیم و چگونه آن را می دانیم. تکنیک های اصلی تشخیص پلاسما: اندازه گیری های مغناطیسی، پروب های لانگمویر، تکنیک های مایکروویو، تکنیک های طیف سنجی، انتشار سیکلوترون الکترون، پراکندگی تامسون.

سیزدهمین مجموعه کنفرانس بین المللی در نور لیزر و برهمکنش با ذرات

سیزدهمین مجموعه کنفرانس بین المللی در

نور لیزر و برهمکنش با ذرات

سیزدهمین مجموعه کنفرانس بین المللی نور لیزر و برهمکنش با ذرات (LIP) - پیگیری ویژگی های ذرات نوری! توسط موسسه فیزیک آکادمی علوم لهستان (IF-PAS) در 21 تا 26 آگوست 2022، ورشو، لهستان سازماندهی شده است. با توجه به محدودیت های احتمالی سفر در تابستان امسال، برنامه ریزی شده است که کنفرانس ترکیبی باشد و مشارکت های سنتی سنتی و شرکت های از راه دور (از طریق کنفرانس ویدئویی) را ترکیب کند.

این کنفرانس بر تعاملات بین پرتوهای لیزر و ذرات، از تئوری تا عمل (دانلود بروشور)، به ویژه موضوعات اساسی زیر متمرکز است:

- روش های تعیین مشخصات ذرات (تداخل سنجی، پلاریمتری، طیفی، استاتیکی، دینامیکی...)

- پراکندگی میدان نزدیک، میدان دور و زمان حل شده (محاسبات، آزمایشات آزمایشگاهی...)

- پلاسمونیک ها، سایر تشدیدها و سوزاننده ها (کاوشگر، افزایش پراکندگی، مدل سازی...)

- ذرات و سنگدانه های شکل پیچیده (مورفولوژی، ترکیب، عاملی سازی...)

- چند رسانه پراکندگی و تصادفی (متراکم، متلاطم،...)

- اثرات مکانیکی نور (دستکاری ذرات، اندازه گیری نیرو، موچین نوری...)

- توضیحات پرتوهای لیزر (مشارکت پرتوهای صوتی و کوانتومی نیز مورد استقبال قرار می گیرد).

و دامنه های کاربردی:

- خصوصیات جریان دو و چند فازی (احتراق، اسپری، جریان حبابدار...)

- آئروسل و علوم جوی (هسته سازی، حمل و نقل، خصوصیات...)

- پلاسما و فیزیک ماده نرم (نانکریستالیت، کریستال کولن، کلوئیدها، سوسپانسیون ها، تجمع، و...)

- مهندسی نوری زیست پزشکی (دستکاری و خواص سلولی، میکرورئولوژی...)

- سنجش از دور و ارتباطات فضای آزاد (هولوگرافی، لیدار، آشفتگی...).

چهل و هشتمین کنفرانس اروپایی فیزیک پلاسما (2022)

چهل و هشتمین کنفرانس اروپایی فیزیک پلاسما (2022) به صورت یک نشست آنلاین از 27 ژوئن تا 1 ژوئیه 2022 برگزار می شود. این کنفرانس سالانه حوزه وسیع فیزیک پلاسما از جمله همجوشی محصور مغناطیسی، پلاسما پرتو و همجوشی اینرسی، پلاسماهای دمای پایین را پوشش می دهد. و پلاسمای پایه، فضایی و اخترفیزیکی.

غیرقابل پیش بینی بودن همه گیری جهانی کووید-19 ما را مجبور کرده است که تصمیم بگیریم چهل و هشتمین کنفرانس فیزیک پلاسما EPS را به طور کامل آنلاین برگزار کنیم. با این وجود ما تمام تلاش خود را می کنیم تا یک تجربه کنفرانس عالی برای شما ایجاد کنیم.

همجوشی محصور مغناطیسی

پلاسما پرتو و همجوشی اینرسی

پلاسمای پایه، فضایی و اخترفیزیکی

پلاسماهای با دمای پایین و گرد و غبار