Ameerika Ühendriikide Riikliku Standardite ja Tehnoloogia Instituudi (National Institute of Standards and Technology ehk NIST) teadlased demonstreerisid prototüüp-seadet, mille abil saab mõõta optiliste kiududega saavutatavat absoluutset optilist võimsust.
Värviline pilt mitmeseinalistest süsiniknanotorudest, millest igaüks on 40 mikromeetrit pikk. Selline ,,mets" neelab ligi 99,9% pealelangevast valgusest, tänu millele kasutab seda uus NISTi radiomeeter. Pilt: Huang/NanoLab, colorized by Talbott/NIST
Antud seade on maailma esimene fiibriga ühendatud krüogeenne radiomeeter, mis seostab optilise kiu võimsuse otse põhiliste elektriühikute ning riiklike standarditega. Seade kasutab mikroskoopilist süsiniknanotorude ,,metsa,” et mõõta suurusi, mis on umbes üks tuhandik sellest, mida saab mõõta tavalise krüogeense radiomeetri abil. Erinevus tuleb sellest, et tavapärasesse radiomeetrisse ei saa optilist kiudu otse sisestada, kirjutab Physorg.com.
Pärast temperatuurikontrolli ja kiiruse parandamist võiks see seade olla kasutatav ülitäpsete kalibratsioonide läbiviimisel madala võimsusega telekommunikatsiooniseadmetes, meditsiiniseadmetes ja teistes tööstustes.
Optiline võimsus ja energia on mõlemad avaldatavad põhiliste elektriühikute kaudu. Radiomeeter neelab optilist energiat ja muundab selle soojuseks. Seejärel mõõdetakse elektrilist võimsust, mida on vaja, et tekitada samasugust temperatuuri. Kuna optiline ja elektriline soojus pole täielikult ekvivalentsed, siis võivad mõõtemääramatused olla metroloogi vaatepunktist üpriski suured.
Antud seade on ka sammuks edasi radiomeetria muutmisel klassikalisest elektriühikutel põhinevast meetodist kvantmeetodile, mis põhineb valguse üksikutel osakestel (footonitel).
Uus radiomeeter on ligikaudu 70 millimeetrit pikk ning sisaldab 1,45 mm paksust optilist kiudu, mille ühes otsas on valgust püüdev õõnsus koos nanotorust neelaja ja soojendajaga. Ülitumedad nanotorud kasvatatakse tillukesele X-kujulisele räniplaadile. Antud seadmes oli valguse neeldumine nii suur, et mõõtemääramatuste kindlaks tegemine oli väga raske. Selleks pidid teadlased reisima Inglismaale Riiklikku Füüsikalaborisse, et mõõtmisi teha.
Katsed ja arvutused näitavad, et uus radiomeeter suudab mõõta 10 nanovatiseid võimsuseid 0,1 protsendilise määramatusega. Kui võrrelda seda optiliste kiudude tavaliste mõõtmistega, siis on sarnasel võimsustasemel ligi 3 protsendiline määramatus. Lisaks sõltuvad need turul saadaolevad seadmed mitmetest kalibratsioonidest, tänu millele need riiklike standarditega kooskõlas on.
Teadusartikkel “Fiber-coupled cryogenic radiometer with carbon nanotube absorber” ilmub veebruaris teadusajakirjas Metrologia.