نور ریختن: چگونه پایگاه داده سبک NIST به شما کمک می کند تراشه های رایانه ای ، فولاد جوش داده شده و موارد دیگر

همه چیزهایی که درباره جهان می دانیم از نور ناشی می شود. کیهان شناسان با مطالعه نور از ستاره های دور و مقایسه آنچه که ما را با نور همان اتمها در اینجا روی زمین نشان می دهد ، در مورد جهان می آموزند. اخترشناسان از این اطلاعات برای مطالعه گسترش جهان پس از بیگ بنگ استفاده می کنند.

ما همچنین با مطالعه نور آنها در مورد اتم ها می آموزیم – به طور خاص ، خواه انواع خاصی از نور را منتشر کنند یا جذب کنند. این همان کاری است که ما در زمینه من انجام می دهیم ، طیف سنجی اتمیبشر

من همیشه می گویم طیف سنجی اتمی مسئول سرنوشت جهان است. هیچ فشاری برای کسانی که ما آن را مطالعه می کنیم ، درست است؟

حدود نیمی از طول موج اتمی که محققان در حال حاضر مطالعه می کنند ، برای اولین بار با استفاده از تجهیزات موجود در آن زمان اندازه گیری شدند.

اکنون ما توانایی اندازه گیری دقیق نور را داریم ، اما جامعه علمی باید آن اندازه گیری های جدید را در داده های مرجع مفید برای محققان ادغام کند. این به انواع کاربران کمک می کند تا بهترین اطلاعات ممکن را برای انجام کار خود داشته باشند.

پایگاه داده سبک در عمل

به همین دلیل من مدیریت می کنم پایگاه داده طیف اتمی، کاتالوگ اطلاعات طیف سنجی اتمی که صنایع ، آکادمی ها و دیگران برای انجام تحقیقات و تصمیم گیری های مهم از آن استفاده می کنند. این پایگاه داده هزاران کار عمر محققان را به داده های مهم و منحصر به فرد که دیگران می توانند از آن استفاده کنند ، تقطیر می کند.

پایگاه داده ما در زمینه های مختلف از نجوم گرفته تا پزشکی تا زمین شناسی استفاده می شود. به طور متوسط ​​، ما ماهانه 70،000 درخواست جستجو را از کاربران در سراسر جهان دریافت می کنیم.

پلاسما گازهای با بار الکتریکی هستند که در مشعل های جوشکاری ، ستاره ها ، لامپ ها و موارد دیگر یافت می شوند. از پلاسما داغ (و نه چندان داغ) برای تولید بسیاری از مواردی که هر روز استفاده می کنیم استفاده می شود ، مانند تراشه های نیمه هادی در رایانه های ما.

محققان با نگاه کردن به آن ، در مورد دما و سایر خصوصیات پلاسما می آموزند ، دقیقاً مانند ستاره شناسان به نور نگاه می کنند تا در مورد ستاره ها بیاموزند. بنابراین ، در هر کجا که پلاسما دارید ، از پایگاه داده اتمی ما استفاده می شود ، مانند پلاسما-اچ کردن تراشه های رایانه ای یکپارچه ، جوشکاری و حتی کشاورزی. (بله ، پلاسما برای اصلاح خاک و کمک به کشاورزان به روش های دیگر استفاده می شود.)

شرکت هایی که نورپردازی را طراحی می کنند نیز اغلب از پایگاه داده ما استفاده می کنند. برای ایجاد نور طبیعی برای چشم انسان ، باید برخی از عناصر سنگین را به گازهای داغ درون لامپ ها اضافه کنید. عناصر سنگین زیاد هستند تعداد اتمی، به این معنی که آنها پروتون های بیشتری در هسته های اتم خود دارند. اما این عناصر خاص برای مطالعه چالش برانگیز هستند و کمبود داده در مورد آنها وجود دارد. بنابراین ، محققان از خدمات ما برای کمک به ایجاد نور بهتر برای خانه ها ، مشاغل و موارد دیگر استفاده می کنند.

نیروگاه های حرارتی هسته ای نیز از پلاسما داغ استفاده می کنند ، بنابراین طیف های اتمی در طراحی و بهره برداری خود کاربردهای برجسته ای دارند. این صنعت به شدت به پایگاه داده طیفی ما متکی است.

سفر شغلی من به طیف سنجی

اولین کار من در روسیه در انستیتوی طیف سنجی در مسکو و دکتری من بود. کار روی طیف های اتمی مورد نیاز برای ساخت لیزر اشعه ایکس بود.

من با خانواده ام به ایالات متحده نقل مکان کردم و به عنوان یک برنامه نویس تجاری و توسعه دهنده نرم افزار کار کردم. من به عنوان پیمانکار در NIST شروع کردم و در سال 2011 پس از شهروند آمریکایی ، کارمند دائمی شدم.

NIST اکنون بیش از 120 سال است که طیف سنجی را انجام می دهد ، و من افتخار می کنم که در این زمینه که در اینجا قبل از من کار می کردند ، در پله های غول های این زمینه دنبال می کنم. آنها خیلی به من آموختند. جوزف خوانبه عنوان مثال ، بیش از 70 سال در این زمینه کار کرده است ، بیشتر به عنوان یک آزمایشگر. من در مورد مشخصات هر نوع منبع نور و طیف سنج از او آموختم.

من عاشق کار در NIST هستم زیرا این امر از مجموعه مهارت های من استفاده خوبی می کند و می توانم از سالها تجربه تحقیق خود برای بهره مندی از کشور و جهان استفاده کنم. کار من شادی زیادی برای من به ارمغان می آورد. من سرسخت هستم و دوست دارم وقت خود را صرف مشکلات کوچک کنم ، سعی می کنم تا آنجا که می توانم در مورد این زمینه به ریشه سوالات و درک بپردازم.

من به خصوص از دیدن چند هزار درخواست برای پایگاه داده خود در هر ماه خوشحال می شوم. با نگاهی به پروفایل های درخواست ها ، می بینم که بیشتر مربوط به کاربردهای صنعتی است ، اما بخش بزرگی از تحقیقات علمی اساسی را نگران می کند.

آینده طیف سنجی اتمی

نقش NIST در طیف سنجی اتمی ارزیابی تحقیقات ارسال شده توسط کارشناسان در سراسر جهان است. دانشمندان در سطح جهانی دیدگاه های مختلفی دارند ، چه از نظر تئوری و چه در آزمایشات. این وظیفه ماست که واسطه ای از این دیدگاه ها و آنچه را که به پایگاه داده می رود ، دامپزشکی کنیم. این همان چیزی است که این نقش را بسیار چالش برانگیز می کند ، زیرا وقتی می بینیم داده های متناقض از متخصصان مختلف می بینیم ، باید تماس های قضاوت کنیم.

هیچ پایگاه داده ای معادل در هیچ جای دیگر وجود ندارد ، بنابراین دانشمندان در سراسر جهان به ما حساب می کنند تا این سرویس را ارائه دهند که فقط NIST دارای تخصص برای مدیریت است.

چالش دیگر این است که ، مانند تقریباً هر زمینه ای در علم ، مشکلات با گذشت زمان دشوارتر می شوند. بیشتر سؤالات علمی ساده در 100 سال گذشته پاسخ داده شده است ، و آنچه در آن باقی مانده است ، موارد بسیار سختی است.

یک مثال منشأ عناصر سنگین در جهان است. به یاد داشته باشید که برخی از عناصر سنگین تلقی می شوند و برخی دیگر سبک تلقی می شوند. عناصر سبک تر تعداد اتمی کمتری دارند ، به این معنی که پروتون های کمتری در هسته های خود دارند.

اخترشناسان و کیهان شناسان فهمیدند که چگونه عناصر نور ، از کربن تا آهن توسط ستاره ها جعل می شوند. با این حال ، هنوز مشخص نیست که چگونه سنگهای سنگین مانند طلا و اورانیوم به وجود آمدند. آنها ممکن است در حوادث نادر مانند ادغام سیاهچاله ها و ستاره های نوترون متولد شوند. شواهد این امر باید در نور تولید شده توسط چنین رویدادهایی وجود داشته باشد ، اما تا زمانی که آن را نبینیم ، نمی توانیم با اطمینان بدانیم. تجزیه و تحلیل این نور شامل یک مقدار ذهن آزار دهنده از اطلاعات طیفی است که هنوز به مجموعه داده های هوشمند تقطیر نشده است.

یکی از تغییراتی که ما می بینیم به سمت طیف سنجی اتمی است که فیزیک اساسی تری را کشف می کند ، و این امکانات هیجان انگیز را نشان می دهد. این زمینه همچنین به سمت بهبود اندازه گیری های دقیق در مواردی مانند لیزر و به دام انداختن اتمبشر

من هیجان زده ام که می بینم چه چیزی طیف سنجی اتمی را در سالهای آینده امکان پذیر می کند زیرا بیشتر این مشکلات سخت حل می شود. من می دانم که بانک اطلاعاتی ما بخش مهمی از این اکتشافات خواهد بود.