Ученые из Оксфордского университета разработали ультрасовременный датчик из сапфирового волокна, который может работать в суровых условиях ядерных термоядерных реакторов.
Авторы работы создали устройство, тип которого называется, датчик с волоконной брэгговской решеткой (FBG). Его можно использовать, чтобы контролировать температуру и напряжение в системах оптической связи. Обычно такие устройства выпускают в виде оптического волокна из кремнезема, но эта конструкция не работает при температурах менее 1 000 °C.
FBG из сапфировых волокон работают стабильнее при более высоких температурах — до 1900 °C. Поэтому устройства можно использовать в экстремальных условиях, например, для мониторинга газовых турбин в реактивных двигателях. Кроме того, сапфир устойчив к радиации, поэтому датчик можно использовать в ядерных реакторах и в космосе.
Исследование решает 20-летнюю проблему с сапфировыми датчиками: волокна сапфира очень тонкие и имеют ширину менее полумиллиметра, но они все равно намного толще, чем длина волны света. Поэтому излучаемый свет может отражаться внутри на разных длинах волн. Поскольку, например, датчик использует определенную длину волны отраженного света для считывания температуры, то появляются дополнительные шумы, которые искажают сигнал.
При изготовлении устройства ученые использовали короткие импульсы мощного лазера, чтобы избежать растрескивания сапфира. Демонстрационные эксперименты проводились на куске сапфирового волокна длиной 1 см, но длина волокна может быть любой, и на нем можно разместить не одну, а несколько термочувствительных точек.
Эти сапфировые оптические волокна можно использовать по-разному, например, в экстремальных условиях термоядерной электростанции. Также технология потенциально может улучшить работу сенсорных и роботизированных, чтобы обеспечить безопасную и низкоуглеродистую термоядерную энергию.
Роб Скилтон, сотрудник управления по атомной энергии Великобритании (AEA).
Читать далее:
За ней охотились столетиями: что нам известно о планете Вулкан рядом с Солнцем
Физики экспериментально подтвердили новый фундаментальный закон для жидкостей
Астрономы нашли планету недалеко от Земли: у нее очень странная орбита