Расческа с током: Расческа дарсонваль: показания к применению, польза

Расческа дарсонваль: показания к применению, польза

На чтение 4 мин Просмотров 1.7к. Обновлено 20.04.2021

Уникальный прибор дарсонваль (расческа) способен эффективно бороться с различными проблемами волос и кожи головы. Под его воздействием волосы начинают лучше расти, а их внешний вид заметно улучшается.

Аппарат Дарсонваль с насадкой расческа отлично подходит для решения большинства проблем с волосами. Процедура дарсонвализации волос отлично зарекомендовала себя среди врачей, имеет положительные отзывы как дерматологов, так и трихологов. Этот прибор помогает устранить выпадение волос, укрепляет волосяные луковицы, стимулирует их к росту, усиливает кровоснабжение около корней и регулирует выработку кожного жира.

Что собой представляет

Существует очень много разновидностей дарсонвалей с разнообразными насадками, которые подходят для лечения других проблем организма. Это: целлюлит, остехондроз, варикоз, прыщи, дерматиты, заболевания ротовой полости, насморк, пролежни, неврологии и другие.

Главным плюсом дарсонваля является его универсальность. Этот сравнительно недорогой прибор можно купить и пользоваться им в домашних условиях для обеспечения ухода за кожей, телом, волосами, а также для врачевания некоторых недугов.

Показания к применению дарсонваля для волос:

1. Перхоть.
2. Чувствительность кожи головы.
3. Алопеция.
4. Устранение седых прядей.

Принцип работы прибора

Суть работы дарсонваля заключается в воздействии на кожу головы и волосяные луковицы незначительной силы импульсного тока, который имеет высокое напряжение и частоту. Благодаря этому улучшается микроциркуляция крови и лимфы, на кожу головы оказывается антисептическое и подсушивающее действие.

Причин, которые провоцируют выпадение волос, существует множество. Благодаря этому прибору возможно избавление от большинства из них навсегда.

Если вы имеете жирную кожу головы, из-за которой приходится часто мыть голову, то действие тока аппарата сможет наладить работу сальных и потовых желез. Это позволит вашей шевелюре дольше оставаться чистой и свежей.

Сама по себе процедура довольно приятная, расслабляющая. Продолжительность ее составляет 8-12 минут. Оптимальный курс лечения длится 10-20 сеансов, но обычно подбирается индивидуально, исходя из существующей проблемы.

Пошаговая инструкция к применению

К готовому прибору, который вы выберете, прилагается инструкция, а также показания и противопоказания. Но надежнее для вас будет ознакомиться с ними заранее, чтобы окончательно решить, делать ли выбор в пользу аппарата.

1. Распустите локоны и убедитесь, что в них нет никаких металлических предметов вроде шпилек, заколок и тому подобных. Тщательно их расчешите, чтобы они не были спутанными.
2. Сядьте поудобнее и расслабьтесь. Вооружившись дарсонвалем с насадкой гребешка, начинайте медленно прочесывать им волосы.
3. Если у вас длинные пряди, следует продвигаться от зоны лба в направлении к затылку. Но правильным вариантом является ведение гребешка против роста волос.
4. На начальных сеансах следует использовать самую минимальную мощность прибора, чтобы дать возможность коже головы привыкнуть.
5. С каждым использованием постепенно увеличивайте силу его воздействия.
6. Используйте расческу ежедневно или через день, предварительно выбрав длительность курса лечения.
7. Если вы используете дарсонваль для активации роста волос, то необходимо иметь специальное масло, которым обрабатывается кожа головы.
8. Для большей эффективности расчески для лечения волос необходимо пользоваться после процедуры лечебными масками или бальзамами.

Когда с показаниями и способом применения расчески для волос все ясно, следует ознакомиться со списком противопоказаний, который безусловно присутствует, чтобы минимизировать вред.

Противопоказания

1. Плохая свертываемость крови.
2. Непереносимость разрядов электричества.
3. Эпилепсия.
4. Гиперчувствительность кожи.
5. Неврологические расстройства.
6. Сердечная аритмия.
7. Тяжелые формы заболеваний.
8. Беременность.

Не рекомендуется использовать прибор на детях, а также для лечения грибковых форм заболеваний, например, лишая. При последнем дарсонваль будет лишь во вред. Воздержитесь от использования аппарата во время менструаций и гормональных всплесков.

В противном же случае воздействие на организм дарсонваля может вызвать самые различные последствия, в том числе и негативные, которые в дальнейшем могут повлиять на здоровье организма. А проблемы с волосами не только не будут решены, но и вполне могут усугубиться. Так что будьте внимательны при использовании прибора, учитывайте показания и противопоказания, следуйте инструкции, чтобы получить от него только пользу, а не вред.

Польза расчески

Если делать регулярный массаж головы прибором, то вы сможете в короткие сроки избавиться от таких проблем, как:

• выпадение волос: аппарат стимулирует волосяные луковицы, укрепляет их, тем самым заставляя новые волосы расти и препятствует облысению;
• себорея и перхоть: благодаря тому, что кожа головы мягко массируется приятными щупальцами, устраняются различные сальные отложения и обеспечивается лучшая вентиляция головы;
• редкие пряди: электрическая расческа поможет обрести густоту волос, а также их крепость и упругость;
• замедленный рост: стимуляция импульсами тока кожи головы поможет улучшить кровоснабжение, что существенно влияет на рост волос, а также на улучшение их внешнего вида;
• жирность волос: устраняются проблемы чрезмерных выделений потовыми и сальными железами.

Прибор Дарсонваль неспроста относят к одним из самых лучших приборов для восстановления волос, этому подтверждением выступают многочисленные положительные отзывы потребителей. Он воссоединяет в себе качество, надежность, долговечность и приемлемую цену. При правильном использовании вы гарантированно избавитесь от мучащих вас проблем, не причиняя вреда организму.

Аппарат Дарсонваль для волос – инструкция по применению в домашних условиях, польза и вред, эффект

Дарсонвализация является популярным методом воздействия на кожный покров и волосы для их общего оздоровления. Прибор способствует усилению микроциркуляции крови, регулирует работу сальных желез, активизирует рост и сокращает количество выпадение волос, улучшает питание кожи головы. О том, как происходит данная процедура, какие имеет преимущества и недостатки, рассмотрим в нашей статье.

Что такое и как работает аппарат Дарсонваль

Дарсонваль – это специальное физиотерапевтическое устройство, которое работает по принципу выработки импульсов тока различной частоты и мощности. При взаимодействии с кожной поверхностью происходит активизация биологических процессов, укрепляются сосуды, осуществляется естественное омолаживание клеток.

Во время использования аппарата происходит образование озона, который обладает противовирусными и бактерицидными свойствами. Терапия оказывает комплексное действие, способна оказывать положительное влияние на весь организм, снижать болевой синдром, устранять воспалительные реакции, замедлять процессы старения.

Назначить лечебный курс может трихолог, или дерматолог. Для этого выявляются проблемы с кожей и волосами, определяются причины их возникновения, а затем выбирается оптимальный способ оздоровления. Процедура проводится в медицинских учреждениях, также есть устройства Дарсонваль для домашнего применения.

Технические характеристики

Каждый выпущенный аппарат Дарсонваль обладает своими уникальными характеристиками, которые указываются в инструкции. Важно отметить, что сила тока для воздействия на каждую отдельную зону может отличаться. Прибор поддерживает различные настройки и оснащается регуляторами для выбора режима работы.

Основные физические показатели:

• Значение переменного тока может варьироваться в диапазоне от 2 до 20кВ;
• Согласно техническому регламенту, сила импульсного тока составляет более 0,02 мА;
• Для всех устройств Дарсонваль устанавливается частота тока равная 100 кГц.

Популярные модели Дарсонваля

 

Типы насадок

В процессе исследования физиотерапевтического метода воздействия на кожный покров с помощью использования дарсонвализации, были определены наиболее эффективные способы передачи электрического сигнала. Так появились разнообразные насадки, которые используются в зависимости от области воздействия и ожидаемого результата.

Основные виды насадок-электродов:

Грибок – выполняет универсальные функции, уничтожает вредные микроорганизмы и бактерии, предназначается для выполнения процедур по лицу и всему телу. Показания: способствует омоложению клеток кожи, устраняет активные воспаления.

Гребень – насадка, предназначенная для кожного покрова головы, значительно улучшает состояние волос, усиливает питание фолликулов, способствует активизации их роста. Показания: восстанавливает тусклые, ослабленные волос, регулирует показатели PH кожи.

Капля – благодаря специальной конструкции позволяет точечно воздействовать на проблемные участки, стимулирует микроциркуляцию крови и укрепляет сосуды. Показания: удаляет прыщи и герпес, повышает защитные функции кожного покрова.

Лепесток – имеет листовидную форму, используется для небольших и труднодоступных участков тела, способствует выполнению тонизирующего массажа, борется с инфекциями. Показания: стимулирует естественный процесс обновления клеток, снимает воспаления.

Т-Образная – используется для равномерного распределения токов по большим поверхностям, снимает болевой синдром, применяется при хронических заболеваниях.

Показания: профилактика и лечение целлюлита, варикоза, устранение боли в спине.

Полостная – предназначается для терапевтических процедур и лечения внутренних полостей, позволяет за короткое время обрабатывать большие участки кожи. Показания: оказывает комплексное воздействие на тело, усиливает обмен веществ.

Польза и вред

Локальная дарсонвализация производит положительные изменения в организме, усиливает кровообращение, расширяет артериолы и капилляры, оказывает прямое спазмолитическое действие на сосуды. В результате улучшается питание тканей и метаболизм в клетках кожи, происходит их активное снабжение кислородом.

После прохождения курса терапии наблюдается восстановление естественных функций венозной и лимфатической системы, замедляется процесс выпадения волос, устраняются очаги воспаления, уничтожается благоприятная среда для развития патогенных бактерий. Для кожного покрова дарсонвализация полезна по причине следующих факторов:

1. Увеличение показателей эластичности и упругости;
2. Замедление образования и развития морщин;
3. Появление новых зародышевых клеток волосяных фолликулов.

Физиотерапевтическая процедура обычно легко переносится пациентами и не вызывает каких-либо побочных эффектов. Но прибор Дарсонваль может вызвать и негативные последствия, если его применять вопреки рекомендациям и назначению врача. Также важно отметить, что если Вы решили осуществлять сеансы в домашних условиях, для начала нужно убедиться в отсутствии индивидуальных противопоказаний.

Показания и противопоказания

Применение дарсонвализации позволяет справиться с различными проблемами тела, лица, шеи, волосяного покрова. Назначить прохождение процедуры может трихолог или дерматолог после визуального осмотра проблемной области и по результатам анализов крови. После заключения, врач определяет количество сеансов терапии.

Когда будет полезна процедура:

• При себорейном типе облысения и других видах алопеции;
• С целью укрепления и восстановления структуры волос;
• В случае образования перхоти и повышенной сухости кожи;
• Для стимуляции роста уже имеющихся и новых волос;
• При распространении угревой сыпи и гнойничков;
• В случае герпетических высыпаний, воспалений, раздражений кожи;
• С целью снятия болевых ощущений преимущественно в области спины;
• Для устранения мелких морщин и целлюлита на теле.

Дарсонвализация – это проверенная временем и клиническими исследованиями процедура, она назначается в случае отсутствия серьезных противопоказаний, выявляет которые врач. Сам процесс не занимает много времени и обладает выраженным положительным действием, но, в следующих случаях курс терапии будет отменен:

1. При наличии прогрессирующих новообразований и опухолей;
2. Если пациенту был установлен имплантированный кардиостимулятор;
3. В случае нарушения процессов кровотечения и плохой свертываемости крови;
4. При активной стадии легочных заболеваний, в том числе, туберкулеза;
5. Во время беременности также использование прибора нежелательно;
6. При активной фазе гнойных и воспалительных процессов;
7. Если у пациента наблюдается индивидуальная непереносимость электричества.

Подготовка к процедуре

Специальных действий перед прохождением сеанса дарсонвализации не требуется, но важно убедиться в отсутствии противопоказаний, которые способен определить врач.

В перечень обязательных исследований входит ЭКГ и сдача крови на биохимический анализ. Во время терапии нужно снять все металлические предметы (серьги, цепочки, кольца), которые могут находиться в прямой зоне воздействия прибора.

Процедура

Дарсонвализация может быть контактного или дистанционного типа. Среди наиболее востребованных устройств можно выделить модели “Gezatone” и “Ultratech”, которые оборудованы электродами вакуумной конструкции. Чтобы исключить появление пота, кожу предварительно присыпают тальком и просушивают для удаления влаги.

В случае контактного способа дарсонвализации, электрод плотно прижимается к задействованным для обработки областям тела. Во время сеанса производятся плавные линейные и круговые движения устройства, по всем определенным для терапии зонам. В процессе пациент испытывает ощущение тепла по причине передачи импульсов тока.

Если был выбран дистанционный способ воздействия, то расстояние между электродом и кожным участком должно составлять 5-7 мм.

Таким образом, происходит образование искрового разряда. В данном случае может проявляться чувство легкого покалывания. Интенсивность зависит от выбранной мощности тока, на которую настроен прибор.

Количество процедур определяется отдельно и зависит от характера и причин образования проблемы. Для общего оздоровления организма и улучшения структуры волос, а также при лечении дерматологических заболеваний рекомендуется пройти полноценный курс, который обычно составляет 7-10 сеансов длительность по 5-10 минут.

Эффект от дарсонвализации

Терапевтическая польза от использования устройства Дарсонваль позволяет его использовать как самостоятельное средство для решения косметических проблем. Уже после первого применения происходят очевидные положительные изменения, поэтому популярность данного способа воздействия на организм становится крайне популярной.

Как влияет прибор на кожный покров и волосы:

• Происходит усиление кровообращения и обмена веществ в клетках;
• Снижается интенсивность выпадения волос и замедляется распространение алопеции;
• Клетки начинают быстрее обновляться, замедляются процессы их старения;
• В ткани поступает больше питательных элементов и кислорода;
• Стимулируется пробуждение активной фазы роста волосяных фолликулов;
• Разлаживаются мелкие морщины, кожа становится более упругой и здоровой.

Дарсонваль показывает отличные результаты в борьбе с высыпаниями на коже, удаляет прыщи, устраняет развитие патогенной микрофлоры, снимает раздражения, воспаления и ощущения зуда. В качестве усиливающей эффект меры, можно совмещать процедуру дарсонвализации и применение лечебных косметических продуктов и витаминов.

Как часто можно использовать Дарсонваль

Частота использования процедуры дарсонвализации определяется врачом, при отсутствии индивидуальных противопоказаний, также можно ориентироваться на инструкцию к применению, если Вы решили проводить терапию в домашних условиях. В среднем назначается 7-10 процедур, затем следует сделать перерыв на 2-3 недели.

Дарсонваль при беременности

Во время беременности врачи не рекомендуют прибегать к процедуре дарсонвализации. Для исключения риска здоровью будущего ребенка, не следует пренебрегать данными правилами. Прибор работает по принципу передачи переменного тока высокой частоты, импульсы, передаваемые кожному покрову, могут быть небезопасны для развития плода.

В качестве альтернативных средств можно использовать натуральные маски и сыворотки на основе целебных трав и органических продуктов. Перед их применением важно убедить в отсутствии аллергии на отдельные компоненты, это позволит заботиться о кожном покрове и волосах без риска высыпаний, раздражений и образования зуда.

Среди эффективных и безопасных компонентов рекомендуется обратить внимание на косметическую глину и цинковую мазь, которые способствуют быстрому заживлению кожного покрова, сужают расширенные поры и оказывают положительный эффект на проблемную кожу. Время воздействия данных продуктов не должно превышать 30 минут.

Советы по использованию Дарсонваля в домашних условиях

Перед тем, как пользоваться Дарсонвалем в домашних условиях, нужно приобрести подходящий прибор. Хорошо зарекомендовали себя аппараты КАРАТ, СПАРК, УЛЬТРАТЕК. Цена варьируется в зависимости от мощности прибора и количества насадок. Кроме гребня, в комплектацию обычно входят дополнительные электроды для обработки других зон: лица, тела, носовых и слуховых проходов.

Пользоваться Дарсонвалем можно только в сухих помещениях. Перед использованием прибор следует осмотреть, чтобы убедиться в отсутствии повреждений на его элементах – корпусе, шнуре, насадках. Подключать к электросети можно только прибор, на который установлена насадка. Включенный аппарат не должен соприкасаться с металлическими предметами. Дарсонвали важно беречь от падений, ударов и воздействия влаги.

Аппарат Дарсонваль для волос – инструкция по применению в домашних условиях, польза и вред, эффект

Дарсонвализация является популярным методом воздействия на кожный покров и волосы для их общего оздоровления. Прибор способствует усилению микроциркуляции крови, регулирует работу сальных желез, активизирует рост и сокращает количество выпадение волос, улучшает питание кожи головы. О том, как происходит данная процедура, какие имеет преимущества и недостатки, рассмотрим в нашей статье.

Что такое и как работает аппарат Дарсонваль

Дарсонваль – это специальное физиотерапевтическое устройство, которое работает по принципу выработки импульсов тока различной частоты и мощности. При взаимодействии с кожной поверхностью происходит активизация биологических процессов, укрепляются сосуды, осуществляется естественное омолаживание клеток.

Во время использования аппарата происходит образование озона, который обладает противовирусными и бактерицидными свойствами. Терапия оказывает комплексное действие, способна оказывать положительное влияние на весь организм, снижать болевой синдром, устранять воспалительные реакции, замедлять процессы старения.

Назначить лечебный курс может трихолог, или дерматолог. Для этого выявляются проблемы с кожей и волосами, определяются причины их возникновения, а затем выбирается оптимальный способ оздоровления. Процедура проводится в медицинских учреждениях, также есть устройства Дарсонваль для домашнего применения.

Технические характеристики

Каждый выпущенный аппарат Дарсонваль обладает своими уникальными характеристиками, которые указываются в инструкции. Важно отметить, что сила тока для воздействия на каждую отдельную зону может отличаться. Прибор поддерживает различные настройки и оснащается регуляторами для выбора режима работы.

Основные физические показатели:

• Значение переменного тока может варьироваться в диапазоне от 2 до 20кВ;
• Согласно техническому регламенту, сила импульсного тока составляет более 0,02 мА;
• Для всех устройств Дарсонваль устанавливается частота тока равная 100 кГц.

Популярные модели Дарсонваля

 

Типы насадок

В процессе исследования физиотерапевтического метода воздействия на кожный покров с помощью использования дарсонвализации, были определены наиболее эффективные способы передачи электрического сигнала. Так появились разнообразные насадки, которые используются в зависимости от области воздействия и ожидаемого результата.

Основные виды насадок-электродов:

Грибок – выполняет универсальные функции, уничтожает вредные микроорганизмы и бактерии, предназначается для выполнения процедур по лицу и всему телу. Показания: способствует омоложению клеток кожи, устраняет активные воспаления.

Гребень – насадка, предназначенная для кожного покрова головы, значительно улучшает состояние волос, усиливает питание фолликулов, способствует активизации их роста. Показания: восстанавливает тусклые, ослабленные волос, регулирует показатели PH кожи.

Капля – благодаря специальной конструкции позволяет точечно воздействовать на проблемные участки, стимулирует микроциркуляцию крови и укрепляет сосуды. Показания: удаляет прыщи и герпес, повышает защитные функции кожного покрова.

Лепесток – имеет листовидную форму, используется для небольших и труднодоступных участков тела, способствует выполнению тонизирующего массажа, борется с инфекциями. Показания: стимулирует естественный процесс обновления клеток, снимает воспаления.

Т-Образная – используется для равномерного распределения токов по большим поверхностям, снимает болевой синдром, применяется при хронических заболеваниях. Показания: профилактика и лечение целлюлита, варикоза, устранение боли в спине.

Полостная – предназначается для терапевтических процедур и лечения внутренних полостей, позволяет за короткое время обрабатывать большие участки кожи. Показания: оказывает комплексное воздействие на тело, усиливает обмен веществ.

Польза и вред

Локальная дарсонвализация производит положительные изменения в организме, усиливает кровообращение, расширяет артериолы и капилляры, оказывает прямое спазмолитическое действие на сосуды. В результате улучшается питание тканей и метаболизм в клетках кожи, происходит их активное снабжение кислородом.

После прохождения курса терапии наблюдается восстановление естественных функций венозной и лимфатической системы, замедляется процесс выпадения волос, устраняются очаги воспаления, уничтожается благоприятная среда для развития патогенных бактерий. Для кожного покрова дарсонвализация полезна по причине следующих факторов:

1. Увеличение показателей эластичности и упругости;
2. Замедление образования и развития морщин;
3. Появление новых зародышевых клеток волосяных фолликулов.

Физиотерапевтическая процедура обычно легко переносится пациентами и не вызывает каких-либо побочных эффектов. Но прибор Дарсонваль может вызвать и негативные последствия, если его применять вопреки рекомендациям и назначению врача. Также важно отметить, что если Вы решили осуществлять сеансы в домашних условиях, для начала нужно убедиться в отсутствии индивидуальных противопоказаний.

Показания и противопоказания

Применение дарсонвализации позволяет справиться с различными проблемами тела, лица, шеи, волосяного покрова. Назначить прохождение процедуры может трихолог или дерматолог после визуального осмотра проблемной области и по результатам анализов крови. После заключения, врач определяет количество сеансов терапии.

Когда будет полезна процедура:

• При себорейном типе облысения и других видах алопеции;
• С целью укрепления и восстановления структуры волос;
• В случае образования перхоти и повышенной сухости кожи;
• Для стимуляции роста уже имеющихся и новых волос;
• При распространении угревой сыпи и гнойничков;
• В случае герпетических высыпаний, воспалений, раздражений кожи;
• С целью снятия болевых ощущений преимущественно в области спины;
• Для устранения мелких морщин и целлюлита на теле.

Дарсонвализация – это проверенная временем и клиническими исследованиями процедура, она назначается в случае отсутствия серьезных противопоказаний, выявляет которые врач. Сам процесс не занимает много времени и обладает выраженным положительным действием, но, в следующих случаях курс терапии будет отменен:

1. При наличии прогрессирующих новообразований и опухолей;
2. Если пациенту был установлен имплантированный кардиостимулятор;
3. В случае нарушения процессов кровотечения и плохой свертываемости крови;
4. При активной стадии легочных заболеваний, в том числе, туберкулеза;
5. Во время беременности также использование прибора нежелательно;
6. При активной фазе гнойных и воспалительных процессов;
7. Если у пациента наблюдается индивидуальная непереносимость электричества.

Подготовка к процедуре

Специальных действий перед прохождением сеанса дарсонвализации не требуется, но важно убедиться в отсутствии противопоказаний, которые способен определить врач. В перечень обязательных исследований входит ЭКГ и сдача крови на биохимический анализ. Во время терапии нужно снять все металлические предметы (серьги, цепочки, кольца), которые могут находиться в прямой зоне воздействия прибора.

Процедура

Дарсонвализация может быть контактного или дистанционного типа. Среди наиболее востребованных устройств можно выделить модели “Gezatone” и “Ultratech”, которые оборудованы электродами вакуумной конструкции. Чтобы исключить появление пота, кожу предварительно присыпают тальком и просушивают для удаления влаги.

В случае контактного способа дарсонвализации, электрод плотно прижимается к задействованным для обработки областям тела. Во время сеанса производятся плавные линейные и круговые движения устройства, по всем определенным для терапии зонам. В процессе пациент испытывает ощущение тепла по причине передачи импульсов тока.

Если был выбран дистанционный способ воздействия, то расстояние между электродом и кожным участком должно составлять 5-7 мм. Таким образом, происходит образование искрового разряда. В данном случае может проявляться чувство легкого покалывания. Интенсивность зависит от выбранной мощности тока, на которую настроен прибор.

Количество процедур определяется отдельно и зависит от характера и причин образования проблемы. Для общего оздоровления организма и улучшения структуры волос, а также при лечении дерматологических заболеваний рекомендуется пройти полноценный курс, который обычно составляет 7-10 сеансов длительность по 5-10 минут.

Эффект от дарсонвализации

Терапевтическая польза от использования устройства Дарсонваль позволяет его использовать как самостоятельное средство для решения косметических проблем. Уже после первого применения происходят очевидные положительные изменения, поэтому популярность данного способа воздействия на организм становится крайне популярной.

Как влияет прибор на кожный покров и волосы:

• Происходит усиление кровообращения и обмена веществ в клетках;
• Снижается интенсивность выпадения волос и замедляется распространение алопеции;
• Клетки начинают быстрее обновляться, замедляются процессы их старения;
• В ткани поступает больше питательных элементов и кислорода;
• Стимулируется пробуждение активной фазы роста волосяных фолликулов;
• Разлаживаются мелкие морщины, кожа становится более упругой и здоровой.

Дарсонваль показывает отличные результаты в борьбе с высыпаниями на коже, удаляет прыщи, устраняет развитие патогенной микрофлоры, снимает раздражения, воспаления и ощущения зуда. В качестве усиливающей эффект меры, можно совмещать процедуру дарсонвализации и применение лечебных косметических продуктов и витаминов.

Как часто можно использовать Дарсонваль

Частота использования процедуры дарсонвализации определяется врачом, при отсутствии индивидуальных противопоказаний, также можно ориентироваться на инструкцию к применению, если Вы решили проводить терапию в домашних условиях. В среднем назначается 7-10 процедур, затем следует сделать перерыв на 2-3 недели.

Дарсонваль при беременности

Во время беременности врачи не рекомендуют прибегать к процедуре дарсонвализации. Для исключения риска здоровью будущего ребенка, не следует пренебрегать данными правилами. Прибор работает по принципу передачи переменного тока высокой частоты, импульсы, передаваемые кожному покрову, могут быть небезопасны для развития плода.

В качестве альтернативных средств можно использовать натуральные маски и сыворотки на основе целебных трав и органических продуктов. Перед их применением важно убедить в отсутствии аллергии на отдельные компоненты, это позволит заботиться о кожном покрове и волосах без риска высыпаний, раздражений и образования зуда.

Среди эффективных и безопасных компонентов рекомендуется обратить внимание на косметическую глину и цинковую мазь, которые способствуют быстрому заживлению кожного покрова, сужают расширенные поры и оказывают положительный эффект на проблемную кожу. Время воздействия данных продуктов не должно превышать 30 минут.

Советы по использованию Дарсонваля в домашних условиях

Перед тем, как пользоваться Дарсонвалем в домашних условиях, нужно приобрести подходящий прибор. Хорошо зарекомендовали себя аппараты КАРАТ, СПАРК, УЛЬТРАТЕК. Цена варьируется в зависимости от мощности прибора и количества насадок. Кроме гребня, в комплектацию обычно входят дополнительные электроды для обработки других зон: лица, тела, носовых и слуховых проходов.

Пользоваться Дарсонвалем можно только в сухих помещениях. Перед использованием прибор следует осмотреть, чтобы убедиться в отсутствии повреждений на его элементах – корпусе, шнуре, насадках. Подключать к электросети можно только прибор, на который установлена насадка. Включенный аппарат не должен соприкасаться с металлическими предметами. Дарсонвали важно беречь от падений, ударов и воздействия влаги.

Аппарат Дарсонваль для волос – инструкция по применению в домашних условиях, польза и вред, эффект

Дарсонвализация является популярным методом воздействия на кожный покров и волосы для их общего оздоровления. Прибор способствует усилению микроциркуляции крови, регулирует работу сальных желез, активизирует рост и сокращает количество выпадение волос, улучшает питание кожи головы. О том, как происходит данная процедура, какие имеет преимущества и недостатки, рассмотрим в нашей статье.

Что такое и как работает аппарат Дарсонваль

Дарсонваль – это специальное физиотерапевтическое устройство, которое работает по принципу выработки импульсов тока различной частоты и мощности. При взаимодействии с кожной поверхностью происходит активизация биологических процессов, укрепляются сосуды, осуществляется естественное омолаживание клеток.

Во время использования аппарата происходит образование озона, который обладает противовирусными и бактерицидными свойствами. Терапия оказывает комплексное действие, способна оказывать положительное влияние на весь организм, снижать болевой синдром, устранять воспалительные реакции, замедлять процессы старения.

Назначить лечебный курс может трихолог, или дерматолог. Для этого выявляются проблемы с кожей и волосами, определяются причины их возникновения, а затем выбирается оптимальный способ оздоровления. Процедура проводится в медицинских учреждениях, также есть устройства Дарсонваль для домашнего применения.

Технические характеристики

Каждый выпущенный аппарат Дарсонваль обладает своими уникальными характеристиками, которые указываются в инструкции. Важно отметить, что сила тока для воздействия на каждую отдельную зону может отличаться. Прибор поддерживает различные настройки и оснащается регуляторами для выбора режима работы.

Основные физические показатели:

• Значение переменного тока может варьироваться в диапазоне от 2 до 20кВ;
• Согласно техническому регламенту, сила импульсного тока составляет более 0,02 мА;
• Для всех устройств Дарсонваль устанавливается частота тока равная 100 кГц.

Популярные модели Дарсонваля

 

Типы насадок

В процессе исследования физиотерапевтического метода воздействия на кожный покров с помощью использования дарсонвализации, были определены наиболее эффективные способы передачи электрического сигнала. Так появились разнообразные насадки, которые используются в зависимости от области воздействия и ожидаемого результата.

Основные виды насадок-электродов:

Грибок – выполняет универсальные функции, уничтожает вредные микроорганизмы и бактерии, предназначается для выполнения процедур по лицу и всему телу. Показания: способствует омоложению клеток кожи, устраняет активные воспаления.

Гребень – насадка, предназначенная для кожного покрова головы, значительно улучшает состояние волос, усиливает питание фолликулов, способствует активизации их роста. Показания: восстанавливает тусклые, ослабленные волос, регулирует показатели PH кожи.

Капля – благодаря специальной конструкции позволяет точечно воздействовать на проблемные участки, стимулирует микроциркуляцию крови и укрепляет сосуды. Показания: удаляет прыщи и герпес, повышает защитные функции кожного покрова.

Лепесток – имеет листовидную форму, используется для небольших и труднодоступных участков тела, способствует выполнению тонизирующего массажа, борется с инфекциями. Показания: стимулирует естественный процесс обновления клеток, снимает воспаления.

Т-Образная – используется для равномерного распределения токов по большим поверхностям, снимает болевой синдром, применяется при хронических заболеваниях. Показания: профилактика и лечение целлюлита, варикоза, устранение боли в спине.

Полостная – предназначается для терапевтических процедур и лечения внутренних полостей, позволяет за короткое время обрабатывать большие участки кожи. Показания: оказывает комплексное воздействие на тело, усиливает обмен веществ.

Польза и вред

Локальная дарсонвализация производит положительные изменения в организме, усиливает кровообращение, расширяет артериолы и капилляры, оказывает прямое спазмолитическое действие на сосуды. В результате улучшается питание тканей и метаболизм в клетках кожи, происходит их активное снабжение кислородом.

После прохождения курса терапии наблюдается восстановление естественных функций венозной и лимфатической системы, замедляется процесс выпадения волос, устраняются очаги воспаления, уничтожается благоприятная среда для развития патогенных бактерий. Для кожного покрова дарсонвализация полезна по причине следующих факторов:

1. Увеличение показателей эластичности и упругости;
2. Замедление образования и развития морщин;
3. Появление новых зародышевых клеток волосяных фолликулов.

Физиотерапевтическая процедура обычно легко переносится пациентами и не вызывает каких-либо побочных эффектов. Но прибор Дарсонваль может вызвать и негативные последствия, если его применять вопреки рекомендациям и назначению врача. Также важно отметить, что если Вы решили осуществлять сеансы в домашних условиях, для начала нужно убедиться в отсутствии индивидуальных противопоказаний.

Показания и противопоказания

Применение дарсонвализации позволяет справиться с различными проблемами тела, лица, шеи, волосяного покрова. Назначить прохождение процедуры может трихолог или дерматолог после визуального осмотра проблемной области и по результатам анализов крови. После заключения, врач определяет количество сеансов терапии.

Когда будет полезна процедура:

• При себорейном типе облысения и других видах алопеции;
• С целью укрепления и восстановления структуры волос;
• В случае образования перхоти и повышенной сухости кожи;
• Для стимуляции роста уже имеющихся и новых волос;
• При распространении угревой сыпи и гнойничков;
• В случае герпетических высыпаний, воспалений, раздражений кожи;
• С целью снятия болевых ощущений преимущественно в области спины;
• Для устранения мелких морщин и целлюлита на теле.

Дарсонвализация – это проверенная временем и клиническими исследованиями процедура, она назначается в случае отсутствия серьезных противопоказаний, выявляет которые врач. Сам процесс не занимает много времени и обладает выраженным положительным действием, но, в следующих случаях курс терапии будет отменен:

1. При наличии прогрессирующих новообразований и опухолей;
2. Если пациенту был установлен имплантированный кардиостимулятор;
3. В случае нарушения процессов кровотечения и плохой свертываемости крови;
4. При активной стадии легочных заболеваний, в том числе, туберкулеза;
5. Во время беременности также использование прибора нежелательно;
6. При активной фазе гнойных и воспалительных процессов;
7. Если у пациента наблюдается индивидуальная непереносимость электричества.

Подготовка к процедуре

Специальных действий перед прохождением сеанса дарсонвализации не требуется, но важно убедиться в отсутствии противопоказаний, которые способен определить врач. В перечень обязательных исследований входит ЭКГ и сдача крови на биохимический анализ. Во время терапии нужно снять все металлические предметы (серьги, цепочки, кольца), которые могут находиться в прямой зоне воздействия прибора.

Процедура

Дарсонвализация может быть контактного или дистанционного типа. Среди наиболее востребованных устройств можно выделить модели “Gezatone” и “Ultratech”, которые оборудованы электродами вакуумной конструкции. Чтобы исключить появление пота, кожу предварительно присыпают тальком и просушивают для удаления влаги.

В случае контактного способа дарсонвализации, электрод плотно прижимается к задействованным для обработки областям тела. Во время сеанса производятся плавные линейные и круговые движения устройства, по всем определенным для терапии зонам. В процессе пациент испытывает ощущение тепла по причине передачи импульсов тока.

Если был выбран дистанционный способ воздействия, то расстояние между электродом и кожным участком должно составлять 5-7 мм. Таким образом, происходит образование искрового разряда. В данном случае может проявляться чувство легкого покалывания. Интенсивность зависит от выбранной мощности тока, на которую настроен прибор.

Количество процедур определяется отдельно и зависит от характера и причин образования проблемы. Для общего оздоровления организма и улучшения структуры волос, а также при лечении дерматологических заболеваний рекомендуется пройти полноценный курс, который обычно составляет 7-10 сеансов длительность по 5-10 минут.

Эффект от дарсонвализации

Терапевтическая польза от использования устройства Дарсонваль позволяет его использовать как самостоятельное средство для решения косметических проблем. Уже после первого применения происходят очевидные положительные изменения, поэтому популярность данного способа воздействия на организм становится крайне популярной.

Как влияет прибор на кожный покров и волосы:

• Происходит усиление кровообращения и обмена веществ в клетках;
• Снижается интенсивность выпадения волос и замедляется распространение алопеции;
• Клетки начинают быстрее обновляться, замедляются процессы их старения;
• В ткани поступает больше питательных элементов и кислорода;
• Стимулируется пробуждение активной фазы роста волосяных фолликулов;
• Разлаживаются мелкие морщины, кожа становится более упругой и здоровой.

Дарсонваль показывает отличные результаты в борьбе с высыпаниями на коже, удаляет прыщи, устраняет развитие патогенной микрофлоры, снимает раздражения, воспаления и ощущения зуда. В качестве усиливающей эффект меры, можно совмещать процедуру дарсонвализации и применение лечебных косметических продуктов и витаминов.

Как часто можно использовать Дарсонваль

Частота использования процедуры дарсонвализации определяется врачом, при отсутствии индивидуальных противопоказаний, также можно ориентироваться на инструкцию к применению, если Вы решили проводить терапию в домашних условиях. В среднем назначается 7-10 процедур, затем следует сделать перерыв на 2-3 недели.

Дарсонваль при беременности

Во время беременности врачи не рекомендуют прибегать к процедуре дарсонвализации. Для исключения риска здоровью будущего ребенка, не следует пренебрегать данными правилами. Прибор работает по принципу передачи переменного тока высокой частоты, импульсы, передаваемые кожному покрову, могут быть небезопасны для развития плода.

В качестве альтернативных средств можно использовать натуральные маски и сыворотки на основе целебных трав и органических продуктов. Перед их применением важно убедить в отсутствии аллергии на отдельные компоненты, это позволит заботиться о кожном покрове и волосах без риска высыпаний, раздражений и образования зуда.

Среди эффективных и безопасных компонентов рекомендуется обратить внимание на косметическую глину и цинковую мазь, которые способствуют быстрому заживлению кожного покрова, сужают расширенные поры и оказывают положительный эффект на проблемную кожу. Время воздействия данных продуктов не должно превышать 30 минут.

Советы по использованию Дарсонваля в домашних условиях

Перед тем, как пользоваться Дарсонвалем в домашних условиях, нужно приобрести подходящий прибор. Хорошо зарекомендовали себя аппараты КАРАТ, СПАРК, УЛЬТРАТЕК. Цена варьируется в зависимости от мощности прибора и количества насадок. Кроме гребня, в комплектацию обычно входят дополнительные электроды для обработки других зон: лица, тела, носовых и слуховых проходов.

Пользоваться Дарсонвалем можно только в сухих помещениях. Перед использованием прибор следует осмотреть, чтобы убедиться в отсутствии повреждений на его элементах – корпусе, шнуре, насадках. Подключать к электросети можно только прибор, на который установлена насадка. Включенный аппарат не должен соприкасаться с металлическими предметами. Дарсонвали важно беречь от падений, ударов и воздействия влаги.

Аппарат Дарсонваль – Целебная сила тока или что убивает ток или напряжение? / Лайв им. TechnoReview / iXBT Live

Друзья, всем доброго времени суток, сегодня расскажу про аппарат Дарсонваль и опыт его эксплуатации.  Для начала приведу небольшую выжимку из истории его создания и непосредственно самом создателе этого аппарата. Кстати, на Telegram канале TechnoReview интересные технические устройства и скидки на них появляются ещё быстрее, поэтому подписывайтесь, чтобы не пропустить! Поехали!

Аппарат для дарсонвализации придумал французский ученый, член Французской академии наук Жак Арсен д’Арсонваль (08. 06.1851 — 31.12.1940) в конце XIX столетия. Известный физик и по совместительству физиолог посвящал все свое время изучению переменных токов и их воздействию на биологические объекты, в том числе и на организм человека.

Аппарат воздействует на кожные покровы человеческой кожи электромагнитными импульсами, которые получаются в результате подачи на стеклянную насадку тока. Более точная информация о силе тока и напряжения также приведена в сноске, которая находится ниже.

Дарсонвализация – это метод лечения импульсным переменным током, напряжение которого составляет около 20 кВ, частота 100-400 КГц*, а сила не превышает 200 мА.

Хочу отметить, что брал я данный аппарат исключительно для избавления от небольших чёрных точек и минимизации пор на коже, а также её жирности. Электромагнитные импульсы, как уже можно было понять, очень неплохо воздействует на кожу, заставляя циркулировать кровь быстрее тем самым, предотвращая её ороговение и сухость. Это позволяет в том числе избавляться от прыщей и различных несовершенств кожи.   Однако, это не единственная лечебная функция данного аппарата, впрочем, иные моменты функционала можно посмотреть в видео, которое находится ниже. Не забывайте подписываться на мой YouTube канал, чтобы не пропускать различного рода ролики про технику и технологии, а также использование их в быту.

покупал тут

Чтобы купить этот аппарат ещё дешевле и иные товары в огромном количестве магазинов не забывайте пользоваться кэшбэком, я постоянно его рекомендую, так как сэкономил на нём достаточно много реальных денег. Также этот сервис имеет браузерный плагин, с которым покупать с кэшбэком можно в один клик. И относительно недавно там появилась возможность осуществлять мониторинг динамики цен, и узнавать когда продавец искусственно завышает или занижает стоимость товара.

Теперь перейдем к комплектации устройства. В моём случае это был самый щедрый продавец, которого мне только удалось найти, ссылку на него я оставил выше. В комплектации не было особых изысков в виде коробки. Она не особо нужна разве что, если вы покупаете данное устройство в подарок.  Чтобы получить коробку придется доплатить — но и коробка-то не простая, а из плотного картона! Она же по замыслу является и боксом для переноски устройства, смысла я в ней, конечно, не вижу. В общем, сравнить цену с первой можно по ссылке ниже. 

Аппарат Дарсонваль с коробкой – ЗДЕСЬ

В моём случае коробки не было, но комплектация от этого, конечно же, не изменилось. В посылке находился сам аппарат, четыре сменные насадки под различного рода задачи, оказания на кожу терапевтического воздействия, а также небольшой цветной мануал, он же инструкция по эксплуатации.

Сам аппарат имеет вытянутую «торпеда»образную форму и работает от сети переменного тока в 220 вольт. Длина без регулировочного колёсика составляет 23 сантиметра. Аппарат также имеет рельефную ручку, за которую удобно держаться при его использовать.

На задней части аппарата имеется колесико для регулировки интенсивности подаваемого на стеклянную насадку напряжения. В интернете поговаривают, что резистор, который отвечает за изменение этого показателя может выходить из строя, но в моём случае такой проблемы не наблюдалось.

Теперь, что касаемо насадок. Их, как уже было сказано четыре, каждая из которых предназначена для различного рода задач.  При распаковке первой мне попалась в руки точечная насадка. Она предназначена, в основном, для воздействия на черные точки и покровы кожи на лице, а также для стимуляции кожных покровов в труднодоступных местах. Это самая миниатюрная насадка и её длина составляет 14 сантиметров.  

Далее, напротив, насадка, которая имеет наибольшую площадь соприкосновения с кожей. Она предназначена для разглаживания складок на этапе их образования. Длина 16 сантиметров. 

Следующая насадка в виде лопатки, ее применение я вижу также на лице, например, у краёв носа. Там также у многих встречаются наиболее проблемные участки кожи. Впрочем, данная насадка также может использоваться и по иному назначению, тут уже всё зависит от ваших целей. Длина 14,5 сантиметров.

И последняя насадка, которая говорит сама за себя. Это расчёска, при помощи которой током можно воздействовать на кожные покровы головы, тем самым активизируя в них кровообращение, препятствуя их ороговению ну и, как следствие, стимулируя рост волос. Длина 15,5 сантиметров.

Подводя итог этому небольшому обзору, могу сказать, что аппарат достаточно интересный и заслуживает внимания. Как минимум, стимулирование кровообращения в подкожных слоях этот аппарат обеспечивает неплохо. Им действительно можно очень хорошо очищать кожу лица и избавляться от насущной жирности. Что касается антицеллюлитных свойств и разглаживания складок на коже — своего экспертного мнения я здесь дать не могу, поскольку не пользовался этим аппаратом в таком ключе. Поэтому лучше обратиться к мнению других авторов скорее женского пола.

На этом хотел бы завершить этот небольшой обзор надеюсь он вам понравился и вы провели своё время не зря. Не забывайте подписываться на мой YouTube канал, смотреть и комментировать мои видеоролики коих там огромное количество. Также заходите и читайте мои текстовые публикации в личном Лайве.  Всем хорошего настроения, удачи и пока.

Расческа для дарсонваля. Узнать больше о Расческа для дарсонваля. Жмите.

Расческа для дарсонваля

Расческа для Дарсонваль

Дарсонваль уже давно применяется для лечения волос. Если вас беспокоят выпадения волос, их ломкость, сухость, то этот метод вам идеально подойдет. Он основан на действии высокочастотных токов и напряжений и их влияния на поверхность головы. Ток способствует приливу крови и лимфы, в результате чего происходит насыщение волос и поверхности головы всеми необходимыми элементами, увеличивается их рост.

Сортировка: Без сортировкиПопулярныеНовинкиСначала дешевлеСначала дорожеПо размеру скидкиВысокий рейтингНазванию, по возрастаниюНазванию, по убыванию

Всего найдено: 2

Аппарат для дарсонвализации «Корона» широко применяется в спортивной медицине, домашней физиотерапии, лечебно-профилактических учреждениях и косметологии. Его принцип действия заключается в возникновении разряда, развивающегося между электродом и поверхностью тела, а также в глубине биологических тканей.

С помощью данного прибора можно лечить дерматологические, урологические, гинекологические, нервные, стоматологические и другие заболевания. Одновременно с высоким лечебным эффектом, «Карат» нормализует артериальное давление, улучшает свертываемость крови и процессы кровообращения, восстанавливает здоровый сон и тонус мозговых сосудов.

Описание процедуры

Для проведения этой процедуры используется специальная насадка – расческа для Дарсонваль. Она состоит из удобной ручки и гребня, который содержит электроды. В общем, насадка всем своим видом напоминает обычную расческу.

Во время процедуры при помощи этого устройства производятся мягкие, медленные движения от темени к затылку. В этот момент важно расслабится, думать о чем-нибудь приятном.

Сама процедура может проводиться как в домашних условиях, так и у специалиста. Необходимое для нее условие – имеющаяся в наличии расческа для Дарсонваль. И можно сказать, что намного выгоднее будет просто приобрести это устройство вместо того, чтобы каждый раз платить за сеансы в салонах, которые нередко стоят не менее дешево.

Процедура длится недолго, чуть более 5 минут. Она безболезненна, рекомендуется к проведению каждый день в течение месяца. Дарсонваль показан на ранних стадиях выпадения волос, то есть он не подходит для запущенных случаев. Если в результате проведения процедуры не произошло значительных улучшений, значит следует показаться врачу-трихологу, который будет принимать дальнейшее решение о лечении.

Выбор лечебного коктейля

При выборе коктейля для проведения процедуры немаловажно учитывать состояние волос, кожи головы. Для сухих, ломких волос, волос с перхотью и без нее будут использоваться разные лечебные коктейли.

В общем, необходимо присутствие витамина В, который питает волосы, способствует нормализации деятельности сальных желез. Этот витамин также способствует лучшему эффекту при проведении процедуры. В этом случае расческа для Дарсонваль при помощи тока большой частоты способна еще лучше действовать на кожу головы и волосы.

При наличии сухой кожи важно выбрать коктейль с питающими веществами. При жирной коже, присутствии перхоти следует выбрать коктейль с противогрибковым эффектом. Также в его состав могут быть включены элементы для снятия воспалений.

Расческа Xiaomi Yueli Comb HIC-206 (фиолетовый глянцевый)

Расческа Xiaomi Yueli Comb HIC-206 (фиолетовый глянцевый)

Мягкие волосы на целый день

Всего за одну минуту Ваши волосы станут мягкими, гладкими и послушными.

Антистатический эффект

Снимает напряжение и делает волосы мягче

При каждом расчесывании на волосы воздействуют 12000000/см3 отрицательных ионов, которые эффективно снимают статическое напряжение, возвращают волосам их прежнюю красоту и форму, препятствуют выходу влаги и накоплению статитического электричества, помогая Вам сохранить прическу.

Заметный эффект

Даже самые красивые и здоровые волосы после многократной мойки, сушки и расчесывания могут стать похожими на сено. Причиной этого также может быть окрашивание, статическое электричество, секущиеся кончики или жирный блеск. Каждое использование расчески Youli дает волосам вторую жизнь.

Вибромассаж

Помогает расслабиться и снять напряжение

Напряжение следует снимать не только с волос, но и с кожи головы. Простой вибромассаж дает коже головы заряд энергии на целый день.

Низкое энергопотребление

Одной пары батареек хватает на 400 минут работы. Также расческа оснащена системой экономии энергии – если не брать ее в руки в течение 4 минут, инфракрасный датчик автоматически выключит питание. Тонкий и легкий корпус позволяет без проблем брать расческу с собой – ее можно положить в карман одежды, в косметичку и другие места.

Плюсы использования девайса

Смелый цвет

В отличие от обычных одноцветных расчесок, расческа Yueli имеет переливающееся несколькими цветами покрытие. Такой смелый шаг понравится разным поколениям женщин и привнесет ярких красок в тусклую повседневность.

Разбирается одной кнопкой

Подушку с зубцами можно снять для мытья

Частое мытье предотвращает накопление на зубцах и расческе жира, пыли и прочих загрязняющих веществ. 

Хороший подарок

Не только для себя

Обаяние молодости не может принадлежать только одному человеку. Красивые волосы доступны каждому!

​

Технические характеристики и внешний вид товара могут отличаться, приоритетную силу имеет реальный продукт.

Пожалуйста, если вы увидели, что в описании товара есть ошибка, или просто опечатка, то дайте нам знать. Мы быстро исправим.

Главные характеристики

Основные характеристики

Аккумулятор и Питание

Дополнительно

Главные характеристики

Гарантия

14 дней

Производитель

Yueli

Тип

Расческа с ионизацией

Цвет

Фиолетовый

Размеры

120 х 67 х 54 мм

Основные характеристики

Комплектация

Расческа; Чехол; Батарейки AAA х 2

Аккумулятор и Питание

Источник питания

Батарейка AAA (2 шт)

Дополнительно

Особенности

Концентрация ионов 6 млн/см3

Технические характеристики и комплектации товара могут
быть изменены без уведомления со стороны производителя

Напиши отзыв — получи MI-бонусы!

Помогать другим покупателям определиться с выбором товара теперь выгодно! Расскажите о товаре, который приобрели у нас, и получите за это MI-бонусы! (Подробную информацию смотрите в разделе MI-бонусы за отзывы о товарах)

Пишите отзывы о каждом товаре, приобретенном в интернет-магазине Румиком. Благодаря этому другие покупатели смогут узнать о качестве, достоинствах и возможных недостатках товара, который они собираются приобрести. А Вы за свои отзывы получите заслуженную награду на ваш бонусный счет.

Еще никто не задал вопрос по данному товару.

Определение гребня по Merriam-Webster

\ ˈKōm \

1а : зубчатый инструмент, используемый специально для корректировки, очистки или удержания волос.

б : структура, напоминающая такую ​​гребенку особенно : любое из нескольких зубчатых устройств, используемых для обработки или заказа текстильных волокон.

2а : мясистый гребень на голове домашней курицы и других домашних птиц.

б : нечто (например, конек крыши), напоминающее гребешок петуха.

переходный глагол

1 : для протягивания расчески с целью расстановки или очистки

2 : для проезда со скребком или граблями

3а : для удаления (как в случае с гребешком) тщательной переборкой

б : для систематического поиска или изучения полиция прочесывает город

непереходный глагол

1 волны или ее гребня : переворачиваться или разбиваться на пену

2 : для тщательного поиска прочесать рубричные объявления

Солитонная оптическая когерентная томография спектральной области на основе микрогребней

Диссипативные солитоны Керра в качестве источника для SD-OCT

Мы разработали новые источники микрогребней для ОКТ-изображений, работающих во втором оптическом окне (NIR-II) на 1300 нм, из-за его относительной низкое водопоглощение и пониженное рассеивание тканей. Мы изготовили три резонатора Si ₃ N ₄ (один показан на входе рис. 1e)), следуя установленному фотонному дамасценскому процессу ²⁶ со свободными спектральными диапазонами (FSR) ~ 100, 200 ГГц и 1 ТГц, соответственно (рис. 1 д). Благодаря большому поперечному сечению волновода резонаторы достигают аномальной дисперсии групповой скорости (ДГС) в окне визуализации NIR-II (подробности см. В разделе «Изготовление микрорезонатора » в Методах и дополнительном примечании 1). Микро гребешок, показанный на рис.1а), генерируется процессами нелинейного преобразования частоты внутри микрорезонатора ¹⁹ . Взаимодействие между (невырожденными) процессами четырехволнового смешения (FWM) и само- и кросс-фазовой модуляцией (SPM и XPM соответственно) обеспечивает оптическое усиление для мод резонатора, смежных с модой с накачкой. Генерация гребенки Керра достигается за счет изменения частоты лазера накачки от эффективной отстройки от синего до определенной точки на стороне с эффективной отстройкой от красного выбранного резонанса полости. Для генерации гребенки DKS свипирование лазера обычно останавливается в многосолитонном состоянии и переходит в одно-солитонное состояние с помощью техники обратной перестройки частоты ²⁷ .

Рис. 1: Принцип диссипативного солитона Керра обеспечивает оптическую когерентную томографию (ОКТ) спектральной области.

a Диссипативный солитон Керра (DKS), основанный на системе, показанной в b , где непрерывный лазер управляет нелинейным преобразованием частоты посредством четырехволнового смешения (FWM), кросс-фазовой модуляции (XPM) и фазовая самомодуляция (SPM) в микрорезонаторе на основе фотонного чипа Si ₃ N ₄ .Здесь генерируемая последовательность импульсов состоит из дискретных и равномерно разнесенных частотных компонентов, определяемых свободным спектральным диапазоном нелинейного резонатора. В частности, этот процесс создает частотную гребенку за счет двойного баланса между нелинейностью и дисперсией, с одной стороны, и потерями и усилением, с другой. В конце концов, дискретные компоненты этой частотной гребенки микрорезонатора (или непрерывного источника, как в традиционном ОКТ) диспергирующе проецируются на матрицу устройств с зарядовой связью (ПЗС), как показано в c , после прохождения через стандартную установку ОКТ, как показано в г .Экспериментальные данные для множества свободных спектральных диапазонов (зеленый 1 ТГц, красный 200 ГГц и синий 100 ГГц), типичные для микрорезонатора DKS, показаны в e вместе со вставленной микроскопической фотографией микрорезонатора ~ 1 ТГц и сканирующим изображением. Электронно-микроскопическая фотография типичного шинного волновода в Si ₃ N ₄ .

Как показано на рис. 2, полоса пропускания нелинейного преобразования частоты микрогребней 1 ТГц может легко достигать и превышать полосу пропускания SLD.Это демонстрируется для двух отчетливо разных рабочих состояний гребенки керровской частоты: состояния DKS и состояния хаотической модуляционной нестабильности (MI) (показаны на рис. 2 c). Состояние DKS, показанное зеленым цветом, демонстрирует характеристическую спектральную огибающую sech ² и достигает спектрального покрытия, аналогичного эталонному источнику SLD. Поперечное сечение ДКС волновода 1 ТГц, 780 × 1450 нм ² , обеспечивает аномальную ДГС ( D ₂ /2 π ~ 40 МГц) для формирования солитонного импульса.Ширина полосы 3 дБ спектра DKS, выделенная на рис. 2 c), составляет ~ 8,3 ТГц, что соответствует импульсу с ограничением преобразования 38 фс.

Рис. 2: Экспериментальная демонстрация диссипативного солитона Керра с включенной SD-OCT.

a Установка для генерации гребенчатой ​​гребенки с диссипативными солитонами Керра (DKS) на основе диодного лазера с внешним резонатором (ECDL) с длиной волны 1300 нм, усиленного полупроводниковым оптическим усилителем (SOA). Длина волны лазера настраивается с помощью линейного изменения напряжения, обеспечиваемого генератором произвольных функций (AFG), и контролируется измерителями мощности (PM). После подключения к микросхеме с помощью линзированных волокон интенсивность прошедшего света отображается на осциллографе (OSC) и предоставляет информацию о процессе настройки. Перестраиваемая волоконная брэгговская решетка (ВБР) используется для подавления света накачки перед отправкой генерируемого света по оптоволоконной линии на установку ОКТ, расположенную в другой лаборатории на территории кампуса. b Установка SD-OCT на основе волоконного интерферометра с опорным плечом с компенсацией дисперсии и спектрометра высокого разрешения.Установка была разработана для использования с широкополосным SLD, и сигнал гребенки DKS был вставлен без дальнейших модификаций для построения изображений. c Гребень хаотической модуляции нестабильности (синий) и состояние DKS (зеленый), демонстрирующие ширину спектральной полосы, сравнимую с коммерческим суперлюминесцентным диодом (оранжевый). Спектр DKS следует характеристическому профилю sech ² и имеет низкую плотность избегаемых модальных пересечений. d Связанный шум относительной интенсивности (RIN) гребенок Керра и суперлюминесцентного диода (SLD).Обратите внимание, что два состояния гребенки Керра были сгенерированы в разных резонаторах, как подробно описано в разделе «Методы». Здесь желтая заштрихованная область представляет частоты, представляющие интерес для измерений ОКТ.

Хаотическое состояние гребенки Керра, показанное синим цветом на рис. 2c, обеспечивает спектральный охват, значительно превышающий SLD, из-за более низкой ДГС ( D ₂ /2 π ~ 20 МГц), возникающей из-за меньшего сечение микрорезонатора (730 × 1425 нм ² ). Результирующая спектральная огибающая в целом плоская, но, в отличие от состояния DKS, демонстрирует локальные изменения мощности, вызванные предотвращением пересечения мод.{2} \ rangle} \), где S _P ( f ) обозначает одностороннюю спектральную плотность мощности флуктуаций интенсивности (показано на рис. 2d), и демонстрируют, что в то время как состояние MI обеспечивает Более широкий спектральный охват, его хаотический характер приводит к увеличению RIN почти на 20 дБ, распространяясь на очень высокие частоты смещения в области ГГц (рис. 2d) ²⁸ . Эти измерения были выполнены для разных FSR (т. Е. 100, 200 ГГц и 1 ТГц) и привели к аналогичным профилям RIN между резонаторами (данные здесь не показаны).Соответственно, хотя хаотические состояния гребенки в микрорезонаторе Si ₃ N ₄ были продемонстрированы при формировании изображений ОКТ ²⁹ , их более высокий уровень шума должен в конечном итоге ограничивать производительность ОКТ по ​​сравнению с SLD, особенно при повышенных скоростях построения изображений. Между тем, мы также показываем, что состояние солитона DKS имеет сравнимую интенсивность шума с SLD на частотах выше 10 кГц. В низкочастотном режиме механические режимы входного и выходного линзовых волоконно-оптических соединений приводят к широкому пиковому шуму, охватывающему от 100 до 1000 Гц как для состояний MI, так и для состояний DKS, которые можно уменьшить за счет оптимизированной упаковки или контуров обратной связи.

Более того, предел производительности когерентных источников на высоких частотах смещения, таких как гребенка DKS, определяется дробовым фотонным шумом (\ (RIN = \ frac {2 \ hslash \ omega} {P} = – 145 \) дБн Гц ^-1 при мощности детектора 20 мкВт) и улучшается с увеличением оптической мощности. Напротив, в случае широкополосных некогерентных источников света RIN ограничивается шумом биений спонтанного излучения ^30,31 ( R I N = 1/ B ₀ = −136 дБн. Гц ^-1 для источника SLD с прямоугольной полосой 45 ТГц), что в конечном итоге ограничивает усиление динамического диапазона при высоких мощностях источника в опорном плече ³² .

Далее мы исследуем одну уникальную особенность солитонных микрогребней; высокая степень согласованности между отдельными линиями гребня. Это особенно важно в контексте ОКТ, поскольку построчный шум интенсивности восстановленных спектров частотной гребенки (рис. 3 a, c) соответствует попиксельному шуму на восстановленном изображении (рис. 3b, d). ). Действительно, поскольку изображение в SD-OCT создается посредством преобразования Фурье интерферограммы, только некоррелированный шум интенсивности между различными пикселями ухудшает окончательное изображение ³³ . Шум в амплитуде огибающей спектра будет воздействовать только на постоянную составляющую томограммы (рис. 3а, б), тогда как некоррелированные флуктуации интенсивности между разными оптическими частотами приведут к более высокому уровню шума на всех глубинах томограммы (рис. . 3в, г). Чтобы исследовать эти свойства внутритонального шума, мы выполнили взаимную корреляцию флуктуаций интенсивности на парах гребенчатых линий, используя экспериментальную установку, описанную на рис. 3e ³⁴ . Как из гребней DKS, так и из MI, отдельные линии гребенки фильтруются, а временные кривые записываются и взаимно коррелируются (рис.3е, ж) для различных скоростей выборки. Соответствующие перекрестные спектральные плотности мощности (PSD) изображены на рис. 3g, т.е. На практике мы выбрали две линии: 1272 нм и 1320 нм (линии 1 и 2 соответственно на рис. 3). В состоянии DKS мы наблюдаем пиковый коэффициент корреляции между двумя выбранными линиями, равный примерно 0,95, что соответствует частоте дискретизации 500 кСа · с ^-1 . Максимальный коэффициент корреляции около нулевого запаздывания остается значительно выше 0,8 для частот дискретизации до 5 Мвыб / с ^-1 , указывая на то, что шум интенсивности между линиями гребенки DKS сильно коррелирован даже на повышенных частотах.Напротив, для полностью развитого состояния MI максимальный коэффициент корреляции между линиями 1 и 2 составляет приблизительно 0,24 и имеет место для самой низкой скорости дискретизации (50 кСа · с ^-1 ). Однако для всех более высоких частот дискретизации коэффициент корреляции уменьшается примерно до 0,01, что указывает на сильно некоррелированный шум интенсивности между линиями гребенки. Мы ожидаем аналогичного поведения для классического шума почти всех некогерентных источников, включая источники SLD.

Фиг.3: Частотно-зависимые корреляции шума.

a Интерферограмма частотной гребенки (черная) дисперсно проецируется на матрицу устройств с заряженной связью (CCD), и ее коррелированный шум интенсивности (синий) модулирует полную огибающую гребенки (красный). b После преобразования Фурье пик томограммы по постоянному току чувствителен к шуму, но не происходит никаких изменений в соотношении фоновый сигнал / шум и динамическом диапазоне. c В случае некоррелированного шума интенсивности между различными линиями гребенки каждая линия интерферограммы демонстрирует некоррелированный шум, который проявляется на томограмме, видимой в d , как увеличение фонового сигнала. e Установка для измерения корреляции интенсивности шума: источник, состоящий из диодного лазера с внешним резонатором (ECDL), полупроводникового оптического усилителя (SOA), микрочипа и оптического анализатора спектра (OSA), генерирует диссипативный солитон Керра (DKS) и модуляцию состояния нестабильности (МИ) при лазерной пьезонастройке. Затем различные линии фильтруются из результирующего спектра с помощью волоконных брэгговских решеток (FBG), проходят через регулируемые оптические аттенюаторы (VOA) и дискретизируются с помощью осциллографа с высоким разрешением. f , h Взаимная корреляция линий «1» и «2» для состояний DKS и MI, где линии «1» и «2» соответствуют 1272 нм и 1320 нм, соответственно. Ось x обозначает относительное запаздывание в единицах обратной частоты дискретизации, полученное из отсчетов в секунду (Sa s ^-1 ), при этом все цветовые обозначения разделяются между субфигурками. g , i Изобразите перекрестные спектральные плотности мощности, соответствующие f и h , соответственно.На спектральных графиках серым заштрихованным участком выделяется технический шум, вероятно, происходящий из акустических мод входных и выходных соединительных волокон, в то время как желтая заштрихованная область указывает диапазон типичных скоростей А-сканирования SD-ОКТ.

Как упоминалось ранее, учитывая, что конечный предел шумовых свойств ОКТ в частотной области устанавливается степенью корреляции интенсивности шума между различными спектральными каналами ³³ и, следовательно, различными оптическими частотами, состояние DKS может предложить значительные преимущества. , по шуму по сравнению с состоянием МИ.Ввиду этих различий в шумовых характеристиках, а также превосходной нелинейной эффективности и пропускной способности DKS, мы решили использовать источник DKS для представленных здесь экспериментов OCT.

Спектральные характеристики микрогребней для ОКТ-визуализации

При ОКТ в частотной области информация об образце с разрешением по глубине передается через амплитуду и частоту интерферограммы. Профиль отражательной способности получается посредством преобразования Фурье записанного спектра на спектрометре.Исходя из теории выборки, максимальная достижимая глубина изображения \ ({z} _ {\ max} \) определяется спектральным разрешением спектрометра δ k _CCD as ³⁵ :

$$ \ pm \ ! {z} _ {\ max} = \ pm \! \ frac {1} {4 \ delta {k} _ {{\ rm {CCD}}}} $$

(1)

Таким образом, системы ОКТ, разработанные для получения изображений с высоким осевым разрешением и глубоким проникновением, требуют обнаружения, способного регистрировать широкополосные спектры с высоким спектральным разрешением. На практике объединение этих двух функций в SD-OCT затруднительно из-за ограниченной длины текущих матричных детекторов (обычно от 1024 до 2048 и в исключительных случаях 8196 пикселей ³⁶ ), что в конечном итоге ограничивает либо эффективное разрешение, либо доступный диапазон изображения.

Когда гребенчатые источники, такие как гребенки Керра, используются вместо непрерывного спектра, дискретный набор частот будет генерировать периодичность на томограмме, если разность частот / времени между гребенками измеряется детектором ¹⁶ .Частота этой периодичности, называемая диапазоном неоднозначности, определяется частотой повторения источника f _rep (что также соответствует временному разделению между отдельными импульсами). Для гребней Керра частота повторения определяется микрорезонатором FSR (D ₁ /2 π ):

$$ {z} _ {{\ rm {ambiguity}}} = \ frac {c} {2 {n} _ {{\ rm {ткань}}}} \ frac {1} {{f} _ {\! {\ rm {rep}}}} \ приблизительно \ frac {c} {2 {n} _ { {\ rm {ткань}}}} \ frac {2 \ pi} {{{D}} _ {{\ rm {1}}}} $$

(2)

со скоростью света c и показателем преломления ткани n _ткани . Для экспериментов по визуализации, проведенных в этой работе, мы использовали микрорезонаторы с FSR 1 ТГц, что привело к диапазону неоднозначности ~ 71 мкм по сравнению с максимальным диапазоном изображения ~ 2 мм, предлагаемым спектрометром. Напротив, источники DKS с более низким FSR, показанные на рис. 1e, предлагают частоту повторения до 100 ГГц, что соответствует увеличенному диапазону неоднозначности ~ 710 мкм.

Помимо дискретности по частоте, источники DKS также обладают интересными свойствами временной когерентности. Хотя общая длина когерентности источника определяется его шириной полосы, длина когерентности каждого гребенчатого тона источника DKS равна длине когерентности ведущего лазера накачки и, таким образом, составляет несколько километров для ширины линии накачки около 100 кГц.Как упоминалось ранее и выделено в формуле. (1), достижимый диапазон изображения в FD-OCT обычно определяется либо спектральным разрешением спектрометра, либо шириной спектральной линии с разверткой (для спектральной области и источника с разверткой соответственно). Таким образом, при объединении источников DKS с системой SD-OCT может возникнуть несоответствие между диапазоном изображения (определяемым спектрометром, здесь ~ 2 мм) и длиной когерентности каждого тона гребенки (здесь> 2 км). Таким образом, достигаемые здесь длины когерентности в значительной степени превышают диапазоны визуализации типичных систем ОКТ, что влечет за собой новые преимущества и недостатки для визуализации, которые будут подробно описаны в Обсуждении.

ОКТ-визуализация с помощью микрогребня DKS

Различие в характеристиках SLD и DKS в качестве источников для ОКТ-визуализации было качественно оценено путем визуализации среза ткани мозга мыши толщиной ~ 50 мкм. ОКТ был оснащен объективом 40 × 0,8 NA (Olympus) для получения поперечного разрешения ~ 1,5 мкм и глубины резкости, меньшей, чем диапазон неоднозначности источника. На первом этапе мы получили изображение среза с помощью источника SLD, обеспечив осевое разрешение ~ 6 мкм в воздухе.На рис. 4а представлены виды спереди на область 200 × 200 мкм ² на определенных глубинах, тогда как на панели b показаны изображения поперечного сечения ОКТ-томограммы на основе SLD. Эти изображения представляют сходные черты с другими наблюдениями ОКТ тканей головного мозга ⁷ , таких как нервные волокна (указаны белыми стрелками), которые выглядят как направленные, яркие и тонкие структуры над тусклым нейропилем. Внутри нейропиля более темные круглые структуры, по-видимому, указывают на присутствие тел нейронных клеток, как уже наблюдалось в OCT с высоким разрешением ^7,37 .

Рис. 4: Качественное сравнение характеристик источников для визуализации тканей головного мозга ex vivo.

Анфас-изображения на разной глубине среза ткани мозга были получены с использованием как суперлюминесцентного диода (SLD), так и источника диссипативного солитона Керра (DKS) a и c соответственно, что выявило присутствие сильно рассеивающих нейронов. волокна (указаны синими стрелками). Виды на лицо, полученные с помощью источника DKS, также содержат дополнительные особенности, отмеченные красными стрелками, такие как яркие вертикальные полосы, круговые кольцевые узоры и области с более высокой интенсивностью. Поперечные сечения для SLD- и DKS-визуализации b и d , соответственно, подчеркивают кривизну поля изображения, сильно отражающие структуры под образцом (отмечены белыми стрелками) и наличие диапазона неоднозначности при визуализации с дискретным Источник ДКС (указан красными стрелками). Масштабные линейки: 50 мкм ( a и c ), 100 мкм ( b , d и e ).

Во-вторых, без изменения каких-либо параметров изображения и не касаясь образца, SLD был отключен от системы и заменен источником DKS, что обеспечило осевое разрешение ~ 10 мкм в воздухе.На рис. 4 в, г и д представлена ​​томограмма ОКТ того же образца с источником света ДКС. Нервные волокна можно отчетливо наблюдать на более контрастных изображениях анфас. Однако нейропиль выглядит более темным, и можно различить меньше деталей. Дополнительные артефакты, указанные красными стрелками, присутствуют на некоторых изображениях DKS и, вероятно, вызваны комбинацией двух характеристик источника DKS: дискретного набора частот и узкой ширины линии. В целом динамический диапазон, полученный на изображениях DKS, уменьшен на ~ 19 дБ по сравнению с SLD.Это несоответствие могло происходить из-за значительно более низкой мощности, обеспечиваемой источником DKS (по оценкам, до четвертой мощности SLD), и из-за наличия ложных обратных отражений, в конечном итоге заглушающих совокупность слабо рассеивающих элементов. Для обоих источников частота А-сканирования поддерживалась на уровне 46 кГц. Изображения, представленные на панелях c и d, были получены путем выбора только тонов гребенки из интерферограмм, отбрасывая неосвещенные пиксели. И наоборот, для панели f использовалась вся записанная интерферограмма.Более подробная информация об обработке доступна в дополнительном примечании 3. Осевое разрешение SLD и DKS было извлечено с использованием отражающего зеркала (как показано на дополнительном рис. 3) и составляет ~ 6 мкм и ~ 10 мкм соответственно.

Как упоминалось ранее, частотная дискретизация источника приведет к периодическому складыванию изображения по осевому измерению, как аналогично наблюдали Siddiqui et al. ¹⁶ . Диапазон неоднозначности источника можно наблюдать в поперечном сечении (рис.4д) и проявляется в аксиальной периодичности структур (оранжевые стрелки на рис. 4д). Поскольку ширина гребенки значительно уже, чем спектральное разрешение спектрометра, длина когерентности тонов гребенки DKS превышает как диапазон неоднозначности, так и диапазон изображения спектрометра. Вышеупомянутое складывание изображения и увеличенная длина когерентности, таким образом, позволяют отражениям в пределах оптического пути мешать опорному плечу и в конечном итоге накладываются на исследуемые особенности.В результате некоторые из артефактов на изображениях DKS могут возникать из-за складывания структур за пределами диапазона неоднозначности DKS, таких как отражения от оптических компонентов и покровного стекла (проиллюстрировано на рис. 1d) или из-за обратного рассеяния структур головного мозга. . Некоторые из артефактов, отмеченных красными стрелками на рис. 4c), можно наблюдать на более глубоких участках томограммы SLD, выделенных зелеными стрелками на рис. 4b). Обычно эти сильные отражения занимают значительную часть динамического диапазона спектрометра и могут в конечном итоге заглушить мелкие детали изображения, как ранее наблюдалось в OCT ^38,39 .

Прецизионный многовидовой поток сельскохозяйственного газа, определяемый с помощью широкополосной двойной гребенчатой ​​спектроскопии с открытым трактом

Abstract

Достижения в области спектроскопии могут улучшить наше понимание сельскохозяйственных процессов и связанных с ними газовых выбросов. Мы внедряем развернутую в полевых условиях двойную гребенчатую спектроскопию (DCS) с открытым оптическим трактом для точной оценки выбросов различных видов от домашнего скота. С помощью широких атмосферных двойных гребенчатых спектров мы изучаем пути по ветру и по ветру от загонов, содержащих примерно 300 голов крупного рогатого скота, обеспечивая увеличение концентрации и потоков с временным разрешением CH ₄ , NH ₃ , CO ₂ и H _{. 2} О.Потоки метана, определенные из данных DCS, и потоки, полученные с помощью совместно размещенного газоанализатора кольцевой спектроскопии с замкнутым контуром резонатора, согласуются с точностью до 6%. Извлечение концентраций NH ₃ имеет чувствительность 10 частей на миллиард и дает соответствующие потоки Nh4 со статистической точностью 8% и низкой систематической неопределенностью. DCS с открытым трактом предлагает точную количественную оценку потока газов в сельском хозяйстве разных видов без внешней калибровки и легко расширяется на более крупные сельскохозяйственные системы, где подходов, основанных на точечном отборе проб, недостаточно, что открывает возможности для биогеохимических исследований в масштабе поля и экологического мониторинга.

ВВЕДЕНИЕ

В Соединенных Штатах выбросы метана (CH ₄ ) от домашнего скота (включая кишечную ферментацию и удаление навоза) считаются крупнейшим источником антропогенных выбросов CH ₄ ( 1 ), причем большая часть из этих выбросов приходится на мясную и молочную промышленность. Точная оценка выбросов CH ₄ от домашнего скота является сложной задачей из-за изменчивости методов управления и характеристик скота в коммерческих фермах.Кроме того, в системах выпаса экологические факторы влияют на качество кормов ( 2 ), что, в свою очередь, влияет на выбросы кишечной ферментации CH ₄ , но остаются неучтенными в национальных кадастрах ( 3 , 4 ). Охарактеризовать поток CH ₄ от пастбищ сложно, поскольку животные распределены неравномерно, что ограничивает эффективность подходов с оптическими точечными датчиками ( 5 ). Фермы крупного рогатого скота также выбрасывают значительные количества аммиака (NH ₃ ), вредного загрязняющего вещества, образующего аэрозоли ( 6 ).Количественная оценка выбросов NH ₃ с использованием традиционных методов является сложной задачей из-за его адсорбционной способности ( 7 – 9 ). Здесь мы показываем, что метод двойной гребенчатой ​​спектроскопии (DCS) способен точно измерять эти важные выбросы без больших систематических ошибок.

DCS с открытым трактом становится мощным инструментом для определения выбросов парниковых газов (ПГ) в городском ( 10 ) и нефтегазовом ( 11 ) секторах. В DCS интерференция двух оптических частотных гребенок создает широкополосные спектры с чрезвычайно высоким разрешением, с незначительной формой линии инструмента и идеальной осью частот, при этом не требуя внешней калибровки ( 12 – 14 ).Вместе эти свойства улучшают анализ перекрывающихся спектральных характеристик, которые появляются в широкополосных атмосферных спектрах, и позволяют DCS обеспечивать точные усредненные по трассе многовидовые концентрации и измерения температуры ( 15 ). Кроме того, высокая яркость и пространственная когерентность гребенчатых источников позволяют проводить точные спектроскопические измерения на трассах километрового масштаба. Достигаемая с помощью DCS точность приведет к меньшей неопределенности в отношении уровней выбросов CH ₄ домашнего скота, тем самым улучшив общую неопределенность национальных моделей кишечной ферментации ( 16 – 18 ).

Здесь мы демонстрируем DCS для многовидовых (CH ₄ , NH ₃ , CO ₂ и H ₂ O) количественного определения потока газовых выбросов от загона для откорма мелкого мясного скота и одновременно проверяем систему DCS на соответствие газоанализатор методом кольцевой спектроскопии с замкнутым контуром резонатора (CRDS). Измерения проводились в период с октября 2019 года по январь 2020 года и дали данные о потоках CH ₄ за 10 дней для полевого сравнения двух методов. Потоки определяются с использованием модели обратной лагранжевой дисперсии (IDM), которая объединяет метеорологические данные с концентрациями по ветру и по ветру как из DCS, так и из CRDS, и потоки CH ₄ от обеих систем согласуются с погрешностью модели.Наш экспериментальный план позволяет надежно сравнивать результаты со стандартной методикой; тем не менее, DCS открытого пути должна позволять точную оценку потоков в гораздо более крупных пастбищных системах с более редкими точечными источниками. Кроме того, уровни выбросов NH ₃ из откормочной площадки также определяются с помощью DCS со статистической точностью <10%, что подчеркивает универсальность широкополосной лазерной спектроскопии с открытым оптическим трактом для сельскохозяйственных зондирований.

Система с двумя гребенками

Система DCS с открытым трактом (рис.1A) покрывает 35 ТГц от 1,4 до 1,7 мкм с полностью когерентными частотными гребенками, которые могут разрешить атмосферную передачу через более чем 175 000 отдельных зубцов гребенки. Система предназначена для нацеливания на несколько видов газа с точностью лабораторного уровня при работе в полевых условиях откормочной площадки для крупного рогатого скота (рис. 1, B и C). Он основан на полупроводниковых зеркалах с насыщающимся поглотителем (SESAM) с полной поляризацией и модельной синхронизацией волоконных лазеров, легированных эрбием, с частотой следования около 200 МГц. Взаимная когерентность гребенки устанавливается путем фазовой синхронизации каждой гребенки с одним и тем же свободно работающим 1560-нм диодным лазером с внешним резонатором и фазовой синхронизацией частоты смещения несущей и огибающей ( f ₀ ) каждой гребенки с использованием встроенного f -to-2 f интерферометр ( 19 ).Кроме того, избыточный фазовый шум на замках вычитался в реальном времени из сигнала интерферограммы DCS с помощью программируемой вентильной матрицы (FPGA) ( 20 , 21 ). Разница в частоте следования (частота интерферограмм, записываемых в секунду) была установлена ​​на 208 Гц. Чтобы настроить спектр гребенки, свет для каждой гребенки усиливался до ~ 1 нДж за импульс в усилителе на волокне, легированном эрбием, и отправлялся через короткий (~ 3 см) кусок сильно нелинейного волокна. Спектры шириной 35 ТГц фильтровались с помощью оптических микрооптических фильтров с ограничителем полосы пропускания с оптоволоконным соединением, центрированных около 1560 нм, для блокирования света без полезного молекулярного поглощения, максимизируя достижимое отношение сигнал / шум (SNR).Окончательный DCS-спектр охватывал особенности поглощения из CH ₄ , CO ₂ , NH ₃ и H ₂ O (рис. 2, от A до D). Для измерения DCS отфильтрованные выходные сигналы были объединены с помощью волоконного сумматора 50:50, генерирующего два выходных сигнала, которые были направлены на два открытых пути (рис. 1A). Наша DCS получает точность определения концентрации на основе базы данных молекулярного поглощения с высоким разрешением (HITRAN) ( 22 , 23 ), а точность определения длины волны – от кварцевого осциллятора с системой глобального позиционирования ( 19 ).Калибровка в полевых условиях не требуется.

Рис. 1 Экспериментальная установка.

( A ) Схема спектрометра с двумя гребенками для измерения концентрации газа на кормовых площадках по двум оптическим путям. Желтые линии обозначают одномодовое волокно (SMF), передающее и принимающее свет с двойной гребенкой с северного (красная стрелка) и южного (синяя стрелка) трактов под открытым небом. Примечание. Показанные светоделители 50:50 были оптоволоконными. АЦП / ПЛИС, аналого-цифровой преобразователь и программируемая вентильная матрица.( B ) Аэрофотоснимок Манхэттена, откормочная площадка Канзаса. Отмечено приблизительное местоположение трейлера (серый), содержащего системы DCS и CRDS, а также трехмерного (3D) звукового анемометра (фиолетовый квадрат), передающего / приемного телескопа (Tx / Rx; черные ромбы), ретрорефлекторов (черные шевроны), входы газа для системы CRDS (оранжевые кружки) и линии отбора проб газа (зеленые линии), северный путь под открытым небом (красная стрелка), южный путь под открытым небом (синяя стрелка) и SMF для транспортировки с двумя гребнями ( желтые линии).В зону газовыделения вошли только загоны для животных площадью 3731 м ² . Фотография предоставлена: округ Райли, штат Канзас. ( C ) Фотография северной части площадки, включая трейлер, в котором размещены системы DCS и CRDS, трубки из ПВХ для SMF и газопровода южного пути, Tx / Rx для северного пути и ретрорефлектор северного пути. Фото: Брайан Вашберн, NIST.

Рис. 2 Широкополосные DCS-спектры высокого разрешения, снятые на подветренной стороне участка откорма.

( A ) Полный спектр DCS за 5-минутное время усреднения с выделенными участками, показывающими три интересующие спектральные полосы (1, 2 и 3). Поглощающие молекулы обозначены каждой полосой, а слабые мешающие частицы показаны в скобках. ( B ) Пример части полосы 1. Данные DCS показаны черным цветом, а соответствие модели HITRAN серым. На перевернутой оси показаны модели передачи для каждого отдельного вида: CH ₄ желтым, H ₂ O синим, CO ₂ зеленым и NH ₃ бордовым.( C ) Пример участка полосы 2 с CO ₂ и слабым H ₂ O. ( D ) Подраздел полосы 3, подчеркивающий преимущества высокого разрешения и большой полосы пропускания, позволяющий извлекать слабые NH ₃ на сильном интерферирующем фоне H ₂ O. Обратите внимание, что, хотя данные DCS в (B) – (D) подвергаются понижающей дискретизации до разрешения 1 ГГц для четкой визуализации, вся подгонка выполняется с исходным разрешением (200 МГц). Показанные здесь модели предназначены для 100-метрового пути туда и обратно и 3.04 частей на миллион (частей на миллион) CH ₄ , 452 частей на миллион CO ₂ , 0,57% H ₂ O и 1,23 частей на миллион NH ₃ .

Геометрия измерений

Эта работа была выполнена в исследовательском центре мясного скота Университета штата Канзас за пределами Манхэттена, штат Канзас (рис. 1, B и C). 288 голов крупного рогатого скота на участке содержались в загоне размером 70 м (с севера на юг) на 60 м (с востока на запад). Измерения продолжались с конца октября 2019 года по начало января 2020 года и фиксировали выбросы газов от самого крупного рогатого скота (т.например, CH ₄ от кишечной ферментации) и выбросы, распределенные по площади (т. е. CH ₄ и NH ₃ от использования навоза). DCS измерял два пути, к северу и к югу от загона для крупного рогатого скота, что позволяло измерять как против ветра (фон), так и измерения по ветру (усиление). В районе Манхэттена с осени до зимы преобладают северные и южные ветры (рис. S1A). Температура на участке варьировалась от –10 ° до 20 ° C (рис. S1B). Площадка со всех сторон окружена открытыми, необработанными пастбищами, обеспечивающими стабильные фоновые концентрации со значениями, близкими к типичным атмосферным фоновым уровням ( 5 , 24 , 25 ).

Система DCS была размещена в трейлере, припаркованном на северной стороне откормочной площадки. Одномодовое волокно (SMF) длиной 10 м соединяло первый выход с двумя гребенками с северным телескопом. Каждый из простых телескопов состоит из концевой заделки волокна с соединительным наконечником / угловым физическим контактом (FC / APC), за которым следует коллимирующее фокусное расстояние 179 мм, диаметр 102 мм и внеосевое параболическое зеркало 45 °. Около 10 мВт безопасного для глаз света с коллимированными двойными гребенками было направлено на ретрорефлектор диаметром 5 см, расположенный на расстоянии 50 м, и отраженный сигнал был возвращен обратно в пусковое волокно с эффективностью примерно 25%.Возвращенный свет с двумя гребенками ослаблялся до ≤200 мкВт и подавался на фотодиод InGaAs с полосой пропускания 150 МГц. Существенным преимуществом DCS, работающего в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR), является возможность использовать оптоволокно для зондирования открытых путей вдали от источников гребенки. Чтобы достичь южного пути, свет с двойной гребенкой транспортировался в обе стороны через дуплексный SMF длиной 200 м. Оба телескопа были установлены на автоматических подвесах, которые настраивались дистанционно с помощью кремниевых камер с зарядовой связью, изготовленных из угля. Каждая дорожка под открытым небом имеет небольшие колебания по высоте на протяжении 50 м, начиная с 1.5–2,0 м над землей, что включено в модель оценки потока, описанную в разделе «Материалы и методы».

Для каждого пути сигнал фотодиода InGaAs был отфильтрован нижними частотами на 100 МГц, а затем оцифрован и скорректирован по фазе в реальном времени на ПЛИС ( 20 , 21 ). В дополнение к этим двум сигналам DCS входы в FPGA включают четыре частоты с синхронизацией по фазе для стабилизации двух гребенок (т. Е. Две оптические ноты биений и две частоты смещения огибающей несущей), две частоты повторения гребенки и внешний Тактовая частота 10 МГц.Алгоритм коррекции в реальном времени удаляет фазовое и временное дрожание в интерферограммах и кодирует их, чтобы получить один спектр каждые 5 минут. Кроме того, трехмерный звуковой анемометр был установлен на вышке рядом с северной тропой на высоте примерно 3,5 м над землей для записи информации о ветре каждые 100 мс.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Спектры DCS и восстановление концентрации метана

Спектр DCS, полученный на откормочной площадке в течение стандартного 5-минутного времени интегрирования, разрешает сотни узких особенностей поглощения в его полосе частот 35 ТГц, самый широкий спектр, когда-либо полученный с использованием открытой атмосферы тракт DCS (рис.2А). Поглощение от CH ₄ , CO ₂ и H ₂ O ниже 190 ТГц является слабым для этих коротких 100-метровых длин оптического пути туда и обратно, но можно наблюдать небольшие процентные линии поглощения в увеличенном масштабе. -в спектрах (рис. 2, Б и В). Это небольшое поглощение обеспечивает достаточный сигнал для получения надежных концентраций с помощью DCS. Выше 198 ТГц поглощение воды становится сильнее и становится видимым в нерасширенном спектре. Под этим сильным водопоглощением скрываются множественные особенности слабого поглощения NH ₃ (рис.2D). Наша способность определять концентрации NH ₃ среди этого леса сильных водных линий свидетельствует о преимуществах полосы пропускания, разрешения и низких спектральных искажений, возможных с DCS. Общий спектр состоит из более чем 175 000 спектральных элементов с разносом точек 200 МГц (т.е. более 35 ТГц оптической полосы пропускания). Показатель качества DCS, определяемый как произведение отношения сигнал / шум и количества спектральных элементов, превышает 1,5 × 10 ⁷ для 5-минутного среднего значения, что сравнимо с лабораторными системами DCS ( 12 ). .

Явные улучшения видны во временном ряду измеренных концентраций CH ₄ от систем DCS и CRDS в течение более 8 часов в ночь на 17 ноября 2019 года (рис. 3A). Аналогичные временные ряды концентраций извлекаются для NH ₃ , как описано ниже, и для H ₂ O и CO ₂ , как показано в дополнительных материалах (рис. S2, A и B). CH ₄ концентрации усредняются с 15-минутным временным разрешением, минимальным временем, в течение которого наш расчет потока считается действительным ( 8 , 26 – 28 ).Как правило, повышение концентрации CH ₄ по ветру при наличии крупного рогатого скота было на 600 частей на миллиард (частей на миллиард) выше фонового значения ~ 2 частей на миллион (частей на миллион), но могло превышать 1 частей на миллион в менее ветреные периоды. CH ₄ концентрации от двух датчиков и обоих путей хорошо сравниваются с точностью экспериментальных измерений DCS 25 частей на миллиард, оцененной по отклонениям Аллана-Верле ( 29 ) данных против ветра (рис. 3B). Отклонения Аллана-Верле обобщают понятие нестабильности измерения, где каждая точка обозначает нестабильность измерения в течение заданного периода усреднения.Прецизионность DCS CH ₄ при 900 с составляет 1,25 ppm · м (усредненная по пути точность концентрации 25 ppb), что соответствует точности от 1 до 3 ppm · м, о которой сообщалось ранее ( 15 ). Используя тот же метод, точность CRDS на 900 с была оценена как ~ 2 ppb. Восходящий наклон, видимый на CRDS противветренном отклонении Аллана-Верле (рис. 3B), обусловлен изменчивостью фона CH ₄ .

Рис. 3 Концентрации CH ₄ против ветра и ветра и связанные с ними нестабильности.

( A ) Временные ряды DCS (закрашенный кружок) и CRDS (открытые треугольники), измеренных северной (красный) и южной (синий) сухими концентрациями CH ₄ . ( B ) Анализ Аллана-Верле концентраций CH ₄ , рассчитанных с использованием всех данных, отображаемых в указанном выше временном ряду; DCS по ветру (синие кружки), DCS по ветру (красные кружки), CRDS по ветру (синий треугольник) и CRDS по ветру (красные треугольники). Обратите внимание, что нестабильность противветренних концентраций ниже для CRDS. Для случая по ветру данные DCS показывают меньшую нестабильность.

По этому показателю CRDS на порядок точнее, чем DCS на фоновом (противветренном) канале. Однако эта более высокая точность прибора игнорирует дополнительную неопределенность выборки, связанную с прерывистым измерением точки по сравнению с непрерывным измерением открытого пути. Сила DCS видна в канале с подветренной стороны, где DCS обеспечивает более точное измерение концентрации газа, чем CRDS (рис. 3B), несмотря на более высокую погрешность прибора. Имея всего четыре входа газа на каждом пути и менее 50% времени безотказной работы на любом пути в течение одного 5-минутного цикла измерения, CRDS более подвержен стохастической изменчивости шлейфа CH ₄ , чем усредненный по пути и непрерывный двухканальный DCS датчик.В этом эксперименте преимущество в точности, обеспечиваемое непрерывной выборкой и выборкой с усреднением по траектории, составляет от 20 до 40 частей на миллиард (рассчитывается как разница в отклонениях Аллана-Верле на 900 с для DCS и CRDS по ветру), что сравнимо с фоновой статистической точностью. датчика DCS 25 частей на миллиард.

В этом эксперименте однородный источник откормочной площадки обеспечил почти идеальную геометрию шлейфа для количественной оценки выбросов, однако точность системы точечных датчиков по-прежнему снижалась из-за недостаточной временной и пространственной выборки.В системе пастбищ, где несколько рассредоточенных точечных источников создают неоднородные шлейфы, непрерывное измерение по интегрированному пути обеспечит гораздо большее повышение точности по сравнению с многопортовой системой отбора проб, подключенной к точечному датчику.

Метановый поток

Мы исследуем 11-часовой период в ночь с 24 ноября 2019 года с подходящими погодными условиями для извлечения потоков с помощью нашего IDM (см. Материалы и методы) и полного охвата как системами DCS, так и CRDS (рис.4, от А до Д). Концентрации CH ₄ даны как для восходящего, так и для нисходящего пути от систем DCS и CRDS (рис. 4B). Кроме того, поток CH ₄ из данных DCS и CRDS показан с потоком CH ₄ из откормочной площадки, демонстрирующим четкую временную зависимость от часовой шкалы времени (рис. 4, C и F). Эти изменения легко измерить с помощью 5-минутного разрешения наших датчиков и усредненного 15-минутного разрешения расчета потока. Измерения DCS и CRDS дают аналогичные зависящие от времени потоки CH ₄ из кормовой площадки со значениями в диапазоне от 100 до 200 мкг / м ² в секунду.Поток CH ₄ действительно показывает некоторые расхождения во время периода небольшого усиления после 2 часов ночи, когда ветер был быстрым и приближался к границе приемлемых направлений (рис. 4C).

Рис. 4 Временное разрешение потоков CH ₄ и NH ₃ и средние часовые суточные циклы потока.

Пример набора данных, охватывающий 11-часовой период, показывающий ( A ) ветровые условия в месте измерения, ( B ) CH ₄ концентрации (усредненные с 15-минутным временным разрешением), полученные из DCS (сплошные кружки) и Системы CRDS (открытые треугольники) для северного (красный) и южного (синий) путей, ( C ) соответствующий поток CH ₄ , извлеченный из этих измерений DCS и CRDS, ( D ) NH ₃ концентрации из Система DCS и ( E ) соответствующий поток NH ₃ .Колючки ветра указывают направление, откуда дует ветер. ( F ) Суточный цикл потока CH ₄ , определенный с помощью DCS (закрашенные кружки) и CRDS (светлые треугольники), когда крупный рогатый скот находился на участке (с октября 2019 г. по декабрь 2019 г.). Планки погрешностей рассчитываются путем взятия SD всех 15-минутных средних значений, включенных в каждый временной интервал. Увеличение потока CH ₄ между 8 и 16 часами связано с усилением кишечной ферментации после кормления крупного рогатого скота. ( G ) Суточный цикл потока NH ₃ , определенный DCS.

Чтобы сравнить поток, полученный из DCS и CRDS, мы исследуем корреляцию между значениями, измеренными одновременно с обоими датчиками в течение 4-месячной кампании измерений (рис. 5). Мы подобрали линейный наклон к этой корреляции, разделив данные на две группы: дни с присутствием крупного рогатого скота (с 305 по 346 день) и дни без крупного рогатого скота (с 347 по 355 день). Даже в отсутствие крупного рогатого скота существует базовый уровень активности метаногенных бактерий в навозе откормочной площадки, что приводит к значениям потока CH ₄ со средним значением 18 ± 11 мкг / м ² в секунду.Пересечение линейной регрессии дней без крупного рогатого скота (т. Е. Измерений малых потоков) используется в качестве точки пересечения для линейной аппроксимации всего набора данных о потоках. Пересечение рассчитано как 1,8 мкг / м ² в секунду (2% от типичного потока CH ₄ ), а наклон равен 1,06, что означает 6% смещение между оценками потока DCS и CRDS. Это близкое соответствие между значениями потока DCS и CRDS было достигнуто без калибровки прибора DCS, как это требуется для лазерных датчиков непрерывного действия (CW), измеряющих сравнимые интегрированные по траектории концентрации (~ 100 ppm · м) ( 30 ).Продемонстрированная способность DCS точно измерять поток CH ₄ без интенсивной калибровки и на множестве удаленных оптоволоконных трактов позволяет более широко развертывать системы DCS для разработки инвентаризации выбросов CH ₄ и усилий по снижению воздействия.

Рис. 5 Корреляция между DCS и CRDS CH ₄ потока.

Данные соответствуют линии, определяющей точку пересечения по вертикали с использованием потоков без крупного рогатого скота (красный крестик), а наклон был определен с использованием всех данных.Этот процесс демонстрирует 6% общее согласие между DCS и CRDS CH ₄ потоком со смещением фона ~ 2 мкг / м ² в секунду (~ 2% обычного потока при наличии крупного рогатого скота).

Концентрации и поток аммиака

Тот же прибор DCS, который позволяет проводить точную количественную оценку выбросов на загонной площадке без калибровки. CH ₄ одновременно обеспечивает точное временное разрешение концентраций NH ₃ как по ветру, так и по ветру от площадки для откорма (рис. 4D) . Средняя фоновая концентрация NH ₃ составляла 60 частей на миллиард, что эквивалентно уровням фонового откорма NH ₃ , указанным в литературе ( 24 ), но выше стандартных атмосферных уровней 4 частей на миллиард ( 25 ).Этот повышенный фон, вероятно, связан с близостью датчиков открытого пути к зоне излучения. Среднее повышение NH ₃ составило 430 частей на миллиард по сравнению с фоном с некоторыми улучшениями до 1 части на миллион. Отклонение Аллана-Верле фона NH ₃ дает точность около ~ 10 частей на миллиард или 0,5 частей на миллион · м при времени усреднения 900 с. Первая демонстрация DCS с открытым оптическим трактом захватила сигнатуры поглощения NH ₃ при прохождении луча над открытой бутылкой с NH ₃ ( 31 ).Мы возвращаемся к этим корням, демонстрируя первое когерентное DCS-детектирование NH ₃ с открытым оптическим трактом с высоким разрешением, которое позволяет количественно определять поток NH ₃ на откормочной площадке с точностью, сопоставимой с точностью коммерческих датчиков ( 8 , 32 ), а также обеспечивающий жизненно важный флюс CH ₄ .

Используя тот же IDM, что и для CH ₄ , NH ₃ , были рассчитаны потоки с 15-минутными интервалами (рис. 4E). Относительная погрешность измерения потока NH ₃ из-за одной только ошибки прибора DCS составляет 3.5% для среднего улучшения 430 частей на миллиард (см. Материалы и методы). Отклонение Аллана-Верле также может применяться непосредственно к временным рядам потока и приводит к статистической точности при 900 с, равной 8 мкг / м ² в секунду (8% от среднего потока NH ₃ ). Этот анализ точности прибора игнорирует потенциальные смещения из-за искажения базовой линии, нелинейности детектора и перекрестных помех в спектральной модели, используемой для подбора характеристик поглощения NH ₃ и соседних H ₂ O с центром на 1510 нм (рис.2D). Неопределенность из-за перекрестных помех оценивается в <5% (см. Дополнительные материалы). Нелинейность детектора не была большой проблемой в этом эксперименте, поскольку принимаемый свет был сильно ослаблен, и при анализе не использовались глубокие линии поглощения. Методика подбора кепстральной области, реализованная в этой работе (см. Материалы и методы), оказалась менее чувствительной к колебаниям базовой линии ( 33 ). Тем не менее, некоторая погрешность в концентрации NH ₃ из-за выбора функции фильтра кепстральной области остается на уровне, сопоставимом с заявленной статистической точностью (<5%).Суммарная неопределенность из-за обсуждаемых здесь эффектов составляет <10%, что меньше, чем рассогласование ~ 20%, обнаруженное в предыдущих сравнениях методов оценки потока NH ₃ ( 8 , 9 ).

Суточные циклы метана и аммиака

Скорость выбросов газа от откормочной площадки (и от сельскохозяйственных систем в целом) колеблется со временем, и, таким образом, для полного понимания этих источников выбросов необходимы непрерывные измерения в различных условиях.Суточные циклы потоков CH ₄ и NH ₃ из откормочной площадки были получены путем объединения отдельных 15-минутных средних потоков по часам дня в те дни, когда присутствовал крупный рогатый скот (рис. 4, F и G). В целом, данные DCS за 12 дней включены в анализ суточного цикла, который составил 341 расчет потока DCS или в среднем 14 измерений потока DCS на бин. Среднее значение потока DCS отображается только в том случае, если временной интервал содержит три или более средних за 15 минут (рис. 4, F и G). Суточные циклы присутствия крупного рогатого скота, измеренные с помощью DCS и CRDS, совпадают в пределах статистических погрешностей.Утренние часы не так хорошо покрываются системой DCS, поскольку быстрые перепады температуры и инея на оптических компонентах усложняют юстировку телескопа. Телескопы повышенной прочности, разработанные для исследований нефти и газа DCS, будут включены в будущем для решения этой проблемы ( 34 ). Сама DCS работала стабильно на протяжении всей полевой кампании, нарушая фазовые блокировки лишь несколько раз за 3 месяца работы в полевых условиях.

Наблюдается четкий суточный цикл продукции CH ₄ на откормочной площадке с повышенными потоками CH ₄ в светлое время суток (рис.4F). Увеличение CH ₄ появляется после утреннего и дневного кормления (с 6:00 до 7:00 и с 13:00 до 14:00), что позволяет предположить, что источником выбросов CH ₄ является повышенное пищеварение крупного рогатого скота и связанная с ним кишечная ферментация ( 4 , 35 ). Такой тенденции не наблюдается в почасовых данных о хранении в бункерах, когда рогатый скот отсутствовал, хотя микробная активность в навозе по-прежнему вызывает небольшой поток CH ₄ . Ночной поток CH ₄ стабилизируется, когда скот спит, и скорость кишечной ферментации значительно замедляется.Средний поток DCS CH ₄ в присутствии крупного рогатого скота (155 ± 85 мкг / м ² в секунду) за вычетом доли навоза (18 ± 11 мкг / м ² в секунду) дает среднее значение CH _{4 для крупного рогатого скота.} поток 137 ± 86 мкг / м ² в секунду. Это число хорошо согласуется с нормативным числом Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) 2006 ( 18 ) для мясного скота CH ₄ выбросов, нормализованных к размеру нашей откормочной площадки (~ 135 мкг / м ² в секунду), хотя каждые Система сельского хозяйства немного отличается, и следует ожидать отклонений от этого значения в зависимости от методов использования кормов для крупного рогатого скота и использования навоза.

Для периодов времени с хорошим охватом данных (все время, кроме 9:00 до 12:00) суточный цикл NH ₃ (рис. 4G) показывает меньшие изменения, чем цикл CH ₄ . Суточный цикл NH ₃ показывает более постоянный суточный поток со средним значением 104 ± 39 мкг / м ² в секунду или 116 г на человека в день. Это среднее значение хорошо согласуется с литературными значениями измерений, проведенных в центральной части США на предприятиях по концентрированному кормлению молочного / мясного скота в аналогичное время года ( 36 – 38 ).Например, средние уровни выбросов NH ₃ на душу населения в осенние месяцы на двух откормочных площадках для крупного рогатого скота в Техасе составляли 122 г на голову в день и 83 г на голову в день, измеренные с помощью одного лазерного датчика CW с открытым оптическим трактом. Общий диапазон норм выбросов NH ₃ с одних и тех же животноводческих площадок варьировался от 31 г на человека в день в январе до 207 г на человека в день в октябре ( 37 ). Все потоки NH ₃ , измеренные для крупного рогатого скота, присутствующего на нашем полигоне в Канзасе, попадают в этот диапазон значений (рис.6А). NH ₃ возникает не в результате пищеварительных процессов, а в результате гидролиза мочевины в навозе, осажденном на земле в загонах откормочных площадок, и уровень выбросов незначительно колеблется в течение дня, что наблюдалось на других откормочных площадках, например колодец ( 39 ). Отсутствие четкой картины объясняется множеством факторов, которые необходимо учитывать при изучении скорости гидролиза мочевины и последующего улетучивания газообразного NH ₃ .Известно, что температура, влажность почвы, pH почвы и ветровые условия могут влиять на скорость высвобождения NH ₃ из сельскохозяйственных почв ( 40 ). Также известно, что различия в разнообразии бактерий в почве могут изменить зависимость любой почвенной экосистемы от факторов окружающей среды ( 41 ).

Рис. 6 Зависимость интенсивности выбросов NH ₃ от параметров окружающей среды.

( A ) NH ₃ Поток (среднее за 15 мин) в зависимости от температуры окружающего воздуха.Цвет показывает среднюю скорость ветра за 15 минут ( U ) для данной оценки потока. Черная линия представляет соответствие ( R ² = 0,36) функциональной форме для константы волатильности Генри ( 40 ). Обратите внимание на большие отклонения значений потока около 0 ° C, соответствующие сложной динамике, связанной с циклами замораживания-оттаивания. ( B ) Поток NH ₃ (среднее за 15 мин; черные точки) по сравнению с U при температуре окружающего воздуха выше 7 ° C. Красная линия представляет соответствие ( R ² = 0.65) в степенной закон F = AU ^B с A = 56,1 мкг / м ² в секунду и B = 0,77.

Зависимость потока аммиака от температуры и ветра

Наше измерение DCS на открытом пути показывает зависимость потока NH ₃ от температуры и скорости ветра (рис. 6). При постоянном pH, температуре почвы, общем содержании аммиачного азота в растворе и коэффициенте массопереноса улетучивание NH ₃ обычно должно иметь функциональную форму, пропорциональную константе летучести Генри ( K _h ) для водно-аммиачного раствора заданная температура ( 40 , 42 ).Эта форма может быть выражена ( 40 ) как K _h = ( A / T ) 10 ^{6.123 – 1825/ T} , где A – коэффициент пропорциональности, а T – температура окружающего воздуха в градусах Кельвина. Подгонка к этой функции применяется к расчетным потокам NH ₃ со значением 0,36 R ² (рис. 6A), хотя следует отметить, что линейная подгонка данных дает аналогичный R ² значение.Подгонка отражает общее увеличение улетучивания в зависимости от температуры окружающего воздуха, что было продемонстрировано ранее ( 43 , 44 ). Такие факторы, как микробная активность ( 41 ), pH навоза ( 40 ), циклы замораживания-оттаивания ( 45 ) и ветры ( 40 ) способствуют большим отклонениям от модели Генри. Микробная активность и pH навоза не измерялись, но разумно предположить, что они варьируются в сезонных временных масштабах ( 43 ).Доказательства сложной динамики замораживания-оттаивания очевидны в нашем наборе данных за один сезон с большим разбросом сообщаемых оценок потоков в диапазоне от 0 ° до 5 ° C, чуть выше точки замерзания воды. Для фиксированных температур выше точки замерзания и фиксированной характерной длины поверхности моделирование показывает ( 40 ), что улетучивание почти линейно зависит от средней скорости ветра, U . Для температур выше 7 ° C может быть надежно установлен степенной закон F = AU ^B ( R ² = 0.65) с данными по потоку NH ₃ (рис. 6B), что дает B = 0,77. Этот результат очень близок к литературному значению ( 40 ) 0,8, что является хорошим доказательством зависящих от ветра уровней выбросов NH ₃ из откормочной площадки. Большая зависимость улетучивания NH ₃ от параметров окружающей среды подчеркивает важность расширенных измерений в непрерывном поле, таких как те, которые проводятся с помощью DCS с открытым трактом без калибровки. Например, наши результаты по ветровой зависимости интенсивности выбросов NH ₃ будут использоваться в будущих исследованиях, направленных на сокращение выбросов NH ₃ с использованием современных методов управления, таких как ограниченный выпас ( 46 ), целевое внесение навоза ( 47 ) , и сельскохозяйственных ветрозащитных полос ( 48 ).

ОБСУЖДЕНИЕ

В этой работе мы демонстрируем преимущества широкополосного лазерного зондирования с высоким разрешением за счет использования когерентной DCS с открытым трактом для количественной оценки потока сельскохозяйственного газа, впервые на небольшом откорме крупного рогатого скота. Широкая полоса пропускания DCS охватывала поглощение от четырех различных молекул: CH ₄ , NH ₃ , CO ₂ и H ₂ O. Мы специально нацелены на выбросы CH ₄ и NH ₃ , которые являются наиболее важными для этой сельскохозяйственной системы.DCS одновременно обеспечивает чувствительность обнаружения доли на миллион · метр для NH ₃ и чувствительность на уровне частей на миллион · метр для CH ₄ . Обратите внимание, что без высокого разрешения, предлагаемого нашей полностью когерентной техникой, широкополосное зондирование для NH ₃ в этом удобном диапазоне (расположенном рядом с полезным телекоммуникационным диапазоном C) было бы практически невозможно из-за помех H ₂ O (рис. 2D). Кроме того, DCS сконфигурирована для измерения на двух смещенных открытых трассах с использованием оптоволоконных телескопов.Таким образом, мы непрерывно отслеживаем концентрацию на широко разделенных открытых трассах с подветренной и подветренной стороны, что затем позволяет точно оценить поток на основе непосредственно наблюдаемого увеличения концентрации. Мы обнаружили, что конфигурация DCS с открытой траекторией позволяет улавливать усиление по ветру из-за выброса газа с более высокой точностью, чем стандартная технология замкнутого пути для определенных ветровых условий. При вводе в модель IDM данные DCS по ветру / по ветру дают поток CH ₄ для откорма крупного рогатого скота, который находится в пределах 6% от потока, оцененного совместной системой CRDS с замкнутым трактом, что находится в пределах 10%. неопределенность, приписываемая моделям потока этого типа ( 28 ).Это согласие со стандартным сельскохозяйственным методом измерения дает нам уверенность в том, что DCS точно определяет поток газа в сельскохозяйственном контексте. Из-за длины трубы, необходимой для пересечения участка откормочной площадки, измерение NH ₃ по двойному пути с использованием CRDS не может легко обеспечить надежный ориентир. Тем не менее, полученная оценка потока NH ₃ по данным DCS в целом согласуется с литературными данными с точки зрения абсолютной величины и зависимости от параметров окружающей среды (рис.6).

Основным мотивом для этой работы является то, что система DCS может быть расширена для оценки выбросов с гораздо более крупных территорий. С этой целью мы кратко рассмотрим требования для оценки потока CH ₄ с пастбища размером 500 × 500 м, содержащего 40 голов крупного рогатого скота. Когда наши значения масштабируются на пути длиной 500 м, достижимая точность DCS за 900 с должна составлять около 2 частей на миллиард, в соответствии с предыдущими демонстрациями NIR DCS ( 15 ). Предполагая стандартную коробчатую модель для выбросов крупного рогатого скота ( 49 ), мы можем масштабировать среднее увеличение CH ₄ ( E = C _sig – C _bkg ), измеренное на нашей откормочной площадке, до возможное улучшение пастбищ ( E ′) с использованием следующего соотношения E ′ = EwN′w′N (1)

Обратите внимание, что w – ширина откормочной площадки (60 м), w ′ – ширина пастбища (500 м). ), N – количество крупного рогатого скота на откорме (288 голов), а N ′ – количество крупного рогатого скота на пастбище (40 голов).Уравнение 1 предполагает, что w ′ меньше средней горизонтальной скорости ветра, умноженной на период интегрирования измерений. Это предположение должно выполняться для w ′ = 500 м и времени интегрирования 15 минут. Используя уравнение. 1, усиление на подветренной кромке 500 × 500 м будет в среднем около 10 частей на миллиард. Путем усреднения потоков это улучшение даст неопределенность потока CH ₄ 10% через ~ 2,25 часа. Для кадастров парниковых газов хотелось бы измерять средние еженедельные или ежемесячные выбросы с неопределенностью потока> 10% ( 3 , 17 ), что легко поддерживается при данном временном разрешении.Разделение пастбища дополнительными путями луча может значительно сократить время усреднения, если требуется более высокое разрешение по времени.

Заглядывая в будущее, преимущество открытого пути DCS мотивирует будущую оценку потока пастбищ. Как обсуждалось выше, тот же подход, используемый здесь, должен быть применим к выбросам CH ₄ и NH ₃ с больших территорий и улучшит усилия по точной количественной оценке вклада домашнего скота и других сельскохозяйственных культур в кадастры парниковых газов.Альтернативы стандартным методам с открытым трактом особенно выгодны для обнаружения NH ₃ , учитывая, что «липкий» и реактивный характер NH ₃ требует сложной калибровки экстрактивных анализаторов NH ₃ . Здесь мы показали, что DCS – это жизнеспособное решение для измерения уровня субчастей на миллиард NH ₃ в масштабе километра в системе, которая одновременно предоставляет информацию о множестве других газообразных веществ с точностью, сравнимой с точностью, сравнимой с открытыми однокомпонентными веществами. датчики пути ( 8 , 50 , 51 ).DCS NH ₃ зондирование уже предоставило полезные данные на месте относительно ветровой зависимости скорости улетучивания NH ₃ , одновременно сравнивая биогеохимические модели и поощряя дальнейшие исследования по снижению выбросов ( 40 , 47 ). В будущем многовидовое зондирование DCS поможет определить точные экологические зависимости коэффициентов выбросов CH ₄ -NH ₃ и CO ₂ -NH ₃ , что в конечном итоге улучшит наше понимание микробной активности и углеродного обмена на откормочных площадках и пастбищные экосистемы ( 43 , 52 ).В то время как текущая система работала в ближнем инфракрасном диапазоне, дальнейшее продвижение DCS к среднему инфракрасному диапазону предоставляет возможности для количественной оценки потока большего количества газов и с большей чувствительностью. В частности, спектральный диапазон от 2,0 до 2,4 мкм представляет повышенную чувствительность к CO ₂ , CH ₄ и NH ₃ и доступен с помощью фотонных волноводов ( 53 , 54 ). Кроме того, многие группы недавно продемонстрировали достижения в области зондирования DCS в среднем ИК диапазоне ( 55 – 61 ).Область функциональной группы (от 3 до 5 мкм) включает окна атмосферного пропускания с доступом к сильному поглощению CH ₄ , CO ₂ и N ₂ O. Точность измерений выбросов N ₂ O особенно интересна для сообщества, занимающегося зондированием атмосферы, поскольку N ₂ O остается малоизученной частью глобальных выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве и угрозой для стратосферного слоя O ₃ ( 62 ). Измерения потока DCS в полевом масштабе, охватывающие несколько азотсодержащих веществ (т.e., NH ₃ и N ₂ O) позволит улучшить сравнительный анализ биогеохимических моделей почвы ( 63 ). Средний ИК-диапазон также может использоваться для определения биогенных летучих органических соединений и O ₃ , что позволяет осуществлять расширенный мониторинг здоровья растений и производства сельскохозяйственных аэрозолей ( 64 ). В рамках более широкого видения «точного земледелия» частотная гребенка предлагает точные потоки газа для многих видов одновременно в больших пространственных масштабах, что в один прекрасный день позволит обеспечить устойчивое и более продуктивное земледелие.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Установка CRDS

Подход DCS был также проверен по сравнению с более традиционными измерениями CRDS CH ₄ , CO ₂ и H ₂ O, выполненными с использованием коммерческого анализатора следовых газов (G2311- f, Пикарро), который размещался в том же трейлере, что и система DCS. Перед развертыванием в полевых условиях анализатор CRDS прошел многоточечную калибровку с использованием первичных калибровочных стандартов CH ₄ и CO ₂ Всемирной метеорологической организации (Global Monitoring Laboratory, NOAA, Boulder).На месте измерения анализатор CRDS был подключен к газопроводу, изготовленному по индивидуальному заказу. Четыре воздухозаборника были развернуты на северном краю откормочной площадки, а еще четыре воздухозаборника были установлены на южной окраине откормочной площадки. Каждый воздухозаборник состоял из 1-метровой трубы из нержавеющей стали (внутренний диаметр 0,43 см) с отводом дождя и сетчатым экраном на одном из концов. Другой конец трубки был подсоединен к фильтру из нержавеющей стали (фильтр из спеченных элементов 7 мкм). Чтобы предотвратить образование конденсата, держатель фильтра нагревали с помощью 0.Нагреватель мощностью 5 Вт, подключенный к источнику питания постоянного тока 12 В, и отверстие для критического потока, расположенное после фильтра, использовалось для снижения давления воздуха во всасывающем трубопроводе и обеспечения одинаковой скорости потока на всех всасывающих патрубках. Полиэтилен-алюминиевая трубка (внутренний диаметр 0,43 см) всасывает воздух из воздухозаборников в коллектор, изготовленный по индивидуальному заказу.

Коллектор использовался для управления потоком воздуха от воздухозаборников к газоанализатору CRDS. Коллектор переключается между северным и южным воздухозаборниками каждые 30 с. Воздух непрерывно всасывался через все воздухозаборники с расходом приблизительно 1900 см ³ мин ^-1 с использованием диафрагменного вакуумного насоса.Проба полного потока направлялась в анализатор CRDS со скоростью потока 300 см ³ мин ^-1 . Весь газ, транспортируемый в ячейку для образцов CRDS, перед измерением нагревается до 60 ° C, и CRDS сообщает о концентрациях только тогда, когда температура в ячейке стабильна. Сертифицированные калибровочные емкости использовались для проверки измерений CRDS каждые 6 часов. Концентрации, измеренные газоанализатором CRDS, регистрировались с частотой 10 Гц, а данные по северному и южному пути усреднялись каждые 30 с.Первые 15 с данных после переключения входов отбрасываются, чтобы гарантировать, что промывка линии отбора проб не включена в усредненный период измерения.

Микрометеорологические методы и моделирование потоков

Поток выбросов газа определяется с помощью IDM ( 27 ) с использованием измеренных концентраций при подветре и подветре в сочетании с соответствующей статистикой ветра в качестве входных данных. IDM – это хорошо зарекомендовавший себя микрометеорологический метод для определения скалярного обмена из четко определенных источников.Эта модель особенно хорошо подходит для количественной оценки выбросов газа из источников с четко определенными границами. IDM использует рост концентрации с подветренной стороны от источника и статистику ветра для определения интенсивности выбросов от источника. Многочисленные валидационные исследования были проведены в полевых условиях путем выпуска индикаторного газа с известной скоростью потока и оценки скорости извлечения с помощью IDM ( 27 , 28 , 65 – 67 ). Эти исследования показали, что точность измерения скорости выброса составляет ± 10%.Для моделирования дисперсии использовалось бесплатное программное обеспечение IDM, WindTrax ( 27 ).

Подход IDM требует соответствующих погодных условий для расчета надежных результатов потока газа, и данные были отфильтрованы на основе следующих критериев. Поскольку WindTrax действителен только в 15-минутном или более продолжительном масштабе времени, мы усреднили 5-минутные исходные данные о концентрации до 15 минут (900 с) ( 8 , 27 ). Для нашей схемы луча направление ветра (θ) должно было быть северным или южным (315 ° <θ <45 ° или 135 ° <θ <225 °).Критерии приемлемости для скорости трения ( u *) и длины Монина-Обухова ( L ) были установлены на u *> 0,1 м / с и | L | > 10 м / с ( 68 ). Статистика погоды на объекте удовлетворяла этим критериям в 60% от общего времени измерений. Записи о ветровых условиях, температуре и осадках на площадке доступны для всех измерений (рис. S1). Область выброса газа (рис. 2B), используемая IDM, включала только загоны для крупного рогатого скота площадью 3731 м ² (дорога между загонами не входила в зону выбросов).В WindTrax измерения концентрации на трассах север / юг DCS и CRDS были смоделированы как линейные датчики концентрации с 30 точками, начиная с телескопа и заканчивая ретрорефлектором.

Один из основных источников неопределенности в IDM возникает из-за неопределенности самих измерений концентрации с помощью прибора DCS или прибора CRDS. Результирующая относительная неопределенность потока может быть оценена следующим образом: σFF∼2σC, bkgCsig − Cbkg (2), где F – поток, σ _F – неопределенность потока, σ _{C , bkg} – это поток. неопределенность фоновой концентрации, C _sig – это концентрация сигнала (по ветру), а C _bkg – фоновая (по ветру) концентрация.Эта формула предполагает одинаковую точность фона и путей прохождения сигнала и игнорирует ошибки, связанные с мертвым временем измерения и геометрией, а также неопределенностью в измерениях поля ветра и неотъемлемой неопределенностью модели. Уравнение 2 предназначено для определения вклада прибора в неопределенность измерения. Среднее повышение CH ₄ (абсолютное значение разницы концентраций между путями), измеренное CRDS и DCS в ходе кампании измерений, составило приблизительно 600 частей на миллиард.Сочетание этого среднего улучшения с нашей точностью DCS 25 частей на миллиард дает среднюю нормированную неопределенность потока DCS 6% с использованием уравнения. 2. Для дальнейшего сравнения измерений концентрации CH ₄ с использованием DCS и CRDS см. Дополнительные материалы (рис. S3).

Восстановление концентрации с использованием кепстрального анализа

Спектры анализируются с использованием модели соответствия, полученной из комбинации баз данных HITRAN 2008 и 2016 и техники кепстральной области ( 22 , 23 , 33 ).HITRAN 2008 использовался для всех молекул, кроме NH ₃ , для сравнения с предыдущими результатами NIR DCS. Спектры двойной гребенки разделены на три полосы: 1, 2 и 3 соответственно, охватывающие от 179,3 до 184,3 ТГц, от 197,2 до 200,7 ТГц и от 185,7 до 187,4 ТГц. Эти полосы используются для извлечения CH ₄ , CO ₂ и NH ₃ / H ₂ O соответственно (рис. 2A). Данные о температуре и давлении для подобранной модели предоставляются звуковым анемометром ( 69 , 70 ) и метеостанцией, соответственно, которые были расположены на одной башне во время кампании измерений (рис.2Б). Смещение, связанное с привязкой температуры к этому внешнему значению, оказывает статистически незначительное влияние на интенсивность выбросов CH ₄ и NH ₃ (см. Дополнительные материалы). Полоса 1 содержит CH ₄ , а также особенности слабого поглощения углекислого газа и воды, которые фиксируются с помощью фитингов из полос 2 и 3 соответственно. Модель CH ₄ (HITRAN 2008) содержит 108 деталей с силой линии ( S )> 10 ⁻²² см ⁻¹ / (молекула × см ⁻² ).Кепстральный фильтр (подъемник) ( 33 ), который имитирует фильтр верхних частот в частотной области, удаляет базовую структуру гребенки шириной более ~ 100 ГГц для полосы 1. Полоса 2 содержит как CO ₂ , так и слабую H ₂ Абсорбция О. Тридцать шесть элементов CO ₂ из HITRAN 2008 с S > 10 ⁻²⁴ см ⁻¹ / (молекула × см ⁻² ) включены в подгоночную модель. Концентрация H ₂ O остается фиксированной на своем значении, полученном из диапазона 3.Для диапазона 2 используется кепстральный фильтр 40 ГГц. Полоса 3 подходит для определения концентраций как H ₂ O, так и NH ₃ . Соответствие полосе 3 должно иметь дело с большим спектром интерференции между видами (рис. 2D). Всего 82 H ₂ O с S > 10 ⁻²⁴ см ⁻¹ / (молекула × см ⁻² ) и 39 NH ₃ с S > 10 ^{– 21} см ⁻¹ / (молекула × см ⁻² ) включены в модель для полосы 3.Кепстральный фильтр 70 ГГц используется для полосы 3. Фильтры выбираются путем исследования структуры остатков кепстральной аппроксимации и остаются постоянными для всех анализов. Эталоны легко отфильтровываются в кепстральном домене путем добавления меток к кепстральным фильтрам для удаления точек данных, близких к времени появления эталона ( 33 ). Сильное поглощение H ₂ O и перекрывающееся слабое поглощение CO ₂ также измеряются ниже 1490 нм, но не анализируются в этой работе из-за проблем, связанных с подгонкой характеристик глубокого поглощения.Все зарегистрированные концентрации DCS и CRDS являются сухими значениями с концентрацией воды, фиксированной на значении от каждого соответствующего датчика.

Благодарности: Мы хотели бы поблагодарить за начальные конструктивные обсуждения с А. Чакрабарти, Э. Минтоном и К. Корвином. Мы хотели бы поблагодарить Д. Блази и В. Холленбека за предоставление доступа к Отделению по хранению говядины Канзасского государственного университета. Мы также благодарим J. Friedlein и N. Hoghooghi за полезные комментарии к рукописи. Использование названий производителей или продуктов не должно рассматриваться как одобрение.Вклад нет. 21-222-J от Канзасской сельскохозяйственной экспериментальной станции. Финансирование: Эта работа частично финансировалась NSF Division of Biological Infrastructure Award # 1726304, программой ARPA-E MONITOR, Фондом Уильяма и Джоан Портер, Фондом наследия Хабигера и NIST. Вклад авторов: D.I.H., N.R.N., S.M.W., B.D.D., I.C., E.A.S. и B.R.W. задумал и спланировал эксперименты. D.I.H., G.M.C., I.C. и B.R.W. построил систему DCS. D.I.H., C.W., L.C.H., E.A.S. и B.R.W. проводил эксперименты. D.I.H., F.R.G., I.C. и B.R.W. проанализировали данные DCS. C.W. и E.A.S. проанализировали данные CRDS. B.R.W., E.A.S., D.I.H. и I.C. реализована модель обратной дисперсии. B.R.W., D.I.H., I.C., E.A.S., K.C.C. и E.M.W. проанализировали данные о потоках. D.I.H., B.R.W., I.C. и E.A.S. написал рукопись. B.R.W. и E.A.S. курировал проект. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах.Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть получены от авторов по обоснованному запросу.

• Copyright © 2021 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки. Нет претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC).

Расчески для волос из переработанного пластика – Re = Comb

Перейти к содержанию Открыть меню Закрыть меню Текущая страница: Магазин Наша история нажимать Пластик

0

0

Открыть меню Закрыть меню Текущая страница: Магазин Наша история нажимать Пластик

0

0

Текущая страница: Магазин Наша история нажимать Пластик

Магазин

• Все

FIZZ

16.00

Продано

КРЕВЕТКА

16.00

Продано

КИСЛЫЙ

16.00

Продано

МРАМОРНЫЙ-ХОЛОДНЫЙ

16.00

Продано

КОСМИЧЕСКИЙ

16.00

Продано

МРАМОРНО-ТЕПЛЫЙ

16.00

Продано

КИБЕР

16.00

Продано

ТЕХНО ВОДНЫЙ

16.00

Продано

ДЫМ

16.00

УРЧИН

16.00

Продано

АНЕМОНА

16.00

Продано

АТЛАНТИК

16.00

ЖЕЛЕ

16.00

Продано

ФИОЛЕТОВЫЙ ТУМАН

16.00

Продано

ГОРЬКАЯ КОРА

16.00

Продано

ПОВАРЕННАЯ СОЛЬ

16.00

Продано

МАТОВЫЙ ЧЕРНЫЙ

16.00

Продано

ЛАВАНДА

16.00

Продано

НЕОНОВЫЙ ЖЕЛТЫЙ – ГИБКИЙ

16.00

НЕОНОВЫЙ ЗЕЛЕНЫЙ – ГИБКИЙ

16.00

Продано

КИБЕР – ПИК

16.00

Продано

УРЧИН ПИК

16.00

Продано

ДЫМ ПИК

16.00

КРЕВЕТКА ПИК

16.00

Продано

FIZZ PIK

16.00

ЖЕЛЛИ ПИК

16.00

Продано

ТЕХНО ВОДНЫЙ ПИК

16.00

КИСЛО ПИК

16.00

АТЛАНТИК ПИК

16.00

ANEMONE PIK

16.00

ГОРЬКАЯ КОРА – ПИК

16.00

Продано

ФИОЛЕТОВАЯ ДЫМКА – ПИК

16.00

Продано

КОСМИЧЕСКИЙ – ПИК

16.00

МРАМОРНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ – ПИК

16.00

Продано

МРАМОРНОЕ ТЕПЛО – ПИК

16.00

СОЛЬ ПИК

16.00

Продано

ЛАВАНДА ПИК

16.00

RE = COMB

[email protected]

Спектроскопия на основе частотных гребенок (спектроскопия с двумя гребенками) | NIST

Двойная гребенчатая спектроскопия (вверху слева) использует частотные гребенки с фазовой синхронизацией для исследования поглощения пробы газа с разрешением зубцов частотной гребенки.Как показано в других квадрантах, в настоящее время многие усилия NIST сосредоточены на исследовании поглощения газа на открытых воздушных трассах. По спектру поглощения аппроксимация извлекает усредненные по пути концентрации газа.

Полностью стабилизированные частотные гребенки обеспечивают широкополосный спектральный выходной сигнал, состоящий из серии узких спектральных линий или «зубцов». «Двойная гребенчатая спектроскопия» предоставляет один метод использования этих свойств для широкополосной спектроскопии. Он позволяет пользователю считывать спектр газовой смеси на зубной гребенке.Спектроскопия с двумя гребенками (DCS) объединяет многие сильные стороны традиционной широкополосной спектроскопии и настраиваемой лазерной спектроскопии в единую платформу. NIST провел первую демонстрацию действительно когерентной DCS с использованием двух волоконных частотных гребенок с фазовой синхронизацией в 2008 году. С тех пор исследования в DCS быстро расширились (см. Обзорную статью Коддингтона и др. , Optica, Vol. 3, стр. Выпуск 4, 414-426 (2016)). DCS имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными спектрометрами в основных показателях производительности, таких как разрешение по частоте, точность, скорость сбора данных и отношение сигнал / шум, а также в возможности создания компактной полевой системы.В последние годы исследования в группе Fiber Sources and Applications были сосредоточены на применении DCS для обнаружения газов с открытым трактом, используя DCS как для обнаружения газов разных видов, так и для обнаружения широкополосных поглотителей. Работая с сотрудниками из Университета Колорадо в группе профессора Рикера и в NIST, мы успешно разработали и развернули широкополосный ближний инфракрасный спектрометр с двумя гребенками (1,4–2 микрона) для измерений атмосферы с открытой трассой в обоих километрах. Он может непрерывно работать в течение нескольких недель на открытых трассах и точно извлекать несколько атмосферных газов с субминутным разрешением по времени.Кроме того, он может работать на открытых путях к ретрорефлектору, установленному на летающем квадрокоптере, чтобы обеспечить пространственное сканирование, или в конфигурации «ступица и спица» для наблюдения за большой площадью. Параллельно с этим команда стремится расширить эту возможность до средней инфракрасной области спектра (3-5 микрон), где более крупные органические молекулы имеют гораздо более сильное поперечное сечение. Эта работа может привести к обнаружению газовых следов широкополосных поглотителей, представляющих интерес как для сообщества ученых, занимающихся исследованием атмосферы, так и для оборонного сообщества.

инвазивных гребешков может привести к чрезмерному размножению младенцев летом и поеданию их зимой | Умные новости

Гребневые желе на вид не такие уж и большие – обычно они прозрачные, хотя светятся и в темноте. Они родом из Западной Атлантики, но расширили свой ареал до других вод, где они сеют хаос в пищевой цепи. Теперь у исследователей есть новое и жестокое предположение о том, почему гребешки так успешны.

Новое исследование, опубликованное 7 мая в журнале Communications Biology , представляет доказательства того, что гребневик с бородавками, Mnemiopsis leidyi, , поедает своих детенышей, чтобы пережить зиму.Каждое лето беспозвоночные производят тысячи личинок, а быстро растущая популяция пылесосит всю доступную крошечную добычу. К зиме буфет пуст – кроме друг друга. Исследователи предполагают, что потомство взрослых гребневиков является хранилищем питательных веществ для взрослых зимой.

Это открытие может помочь усилиям по сохранению растений в борьбе с гребневыми студнями в Черном море, где они являются инвазивным видом.

«Они очень плодовиты. Взрослый человек откладывает до 12 000 яиц за две недели », – рассказал Никола Дэвис эколог Томас Ларсен из Института истории человечества им. Макса Планка для журнала Guardian .«Черное море просто превратилось в студенистый океан».

Гребневые желе, также называемые гребневиками, поедают крошечный планктон вместе с икрой и личинками рыб. В конце августа популяционный бум растет, поэтому исследователи собирали желе ежедневно в течение двух месяцев, сообщает Кэтрин Гаммон из Inside Science . Они посчитали гребешки для взрослых и молодых, и когда пища для взрослых закончилась, популяция молодых начала сокращаться. Но молодые желе, вероятно, не голодали, их любимая добыча все еще была рядом.

Чтобы проверить, поедают ли взрослые желе своих личинок, исследователи отнесли собранные ими желе в лабораторию. Они накормили набор молодых желе водорослями, содержащими особо тяжелую форму азота. По мере того, как желе росли, азот оставался в их организме. Затем, оставив одного взрослого гребешка без еды на день, исследователи поместили десять молодых гребешков в его резервуар. Затем исследователи рассчитали, сколько массы набрали взрослые после поедания детенышей, основываясь на том, сколько тяжелого азота они получили после 36-часового эксперимента по кормлению.

В исследовании делается вывод о том, что гребневики в дикой природе поедают своих личинок, когда заканчивается их собственная добыча, что делает демографический взрыв в августе способом «накопления ресурсов на зиму», – сообщает Ларсон. Science News ‘Эрин Гарсия де Хесус .

«Авторы представляют новое понимание того, как неместные и инвазивные виды могут выжить и утвердиться в окружающей среде далеко и в условиях окружающей среды, сильно отличающихся от исходных», – говорит морской ученый Софи Питойс из U.K. Центр науки об окружающей среде, рыболовстве и аквакультуре, который не принимал участия в исследовании, сообщает Guardian .

Питойс добавляет: «Насколько мне известно, эти результаты являются новыми и дают возможность переосмыслить и разработать соответствующие стратегии сохранения в борьбе с распространением неместных инвазивных видов, принимая во внимание весь диапазон поведения животных, который позволяет чтобы адаптироваться и процветать в новых условиях ».

Однако некоторые эксперты сомневаются в выводах исследования.Морской биолог из Исследовательского института аквариума Монтерей-Бэй Стив Хэддок отмечает, что эта стратегия неустойчива, потому что большая часть энергии жертвы теряется, когда ее поедают личинки. Когда личинки движутся и растут, они расходуют энергию, которую взрослые особи могли получить, поедая добычу напрямую.

«Если бы родители съели ту же самую добычу, они получили бы в 10 раз больше вложений», – говорит Хэддок Inside Science . «Я не видел доказательств того, что это общая картина для гребневиков в целом, или что заглатывание личинками является скорее стратегией, чем случайностью.«

Электрическая расческа

может убрать вшей с кожи головы

Вши заражают головы до 12 миллионов человек в год в Соединенных Штатах, но исторически избавиться от них было несложно. Зараженный человек может просто вымыть голову специальным шампунем, убивающим паразитов, а затем тщательно их вычесать. И хотя этот метод работал в прошлом, он не полностью эффективен – шампунь не может избавиться от яиц, которые паразиты могли оставить на коже головы человека, и все большее количество вшей стало устойчивым к лечебному шампуню.Согласно пресс-релизу, ученые из института Фраунгофера в Германии разработали электрически заряженный гребень, который может избавлять кожу головы пациентов от вшей и их яиц новым способом.

В отличие от обычных гребней, этот гребень содержит электрический ток высокого напряжения, который проходит через его зубцы. Кончики зубов действуют как электроды и доставляют короткие всплески энергии в окружающий воздух, так что, когда ток проходит через зубы, электроды разламывают близлежащие молекулы воздуха и превращают их из газа в плазму.Электричество делает молекулы высокоэнергетическими, чего достаточно, чтобы убить стойких вшей, но не повышает температуру, что делает его безопасным для использования человеком. Согласно пресс-релизу, исследователи провели обширные испытания на безопасность и обнаружили, что расческа может избавить от вшей в течение дня после однократной обработки.

Superlice

Это не первая расческа, которая, как утверждается, убивает вшей до смерти, но она первая, которая действительно может сработать. Исследователи начали распространять расческу по соседним педиатрическим отделениям, что является хорошим началом, поскольку большинство заражений происходит у детей.Но исследователи ожидают, что их электрическая расческа может быть полезна для избавления от инвазий у домашних животных, а также в развивающихся странах, где вши и подобные паразиты могут быстро распространять болезни домашних животных. Они планируют начать производить его небольшими партиями и продавать как косметический продукт когда-нибудь в ближайшем будущем.

.