Name: scattering and absorption of light in planetary regoliths
Uploaded: 2019-07-01T13:00:00
Duration: 11 min 34 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Scattering And Absorption of Light in Planetary Regoliths at JoVE.com

Araştırma ERC gelişmiş Grant No 320773 tarafından desteklenmektedir. Numune karakterizasyonu ile ilgili yardım için Finlandiyalı Doğal Tarih Müzesi kronolojisi Laboratuvarı 'na teşekkür ediyoruz.

1. ışık saçılma ölçümü
<ol><li>
Ölçüm için saçterometer ayarlama (Şekil 2)
	<ol>
<li>Başlamak için, ışık kaynağını, fotoğraf çarpanı tüplerini (PMTs) ve amplifikatörleri açarak saçterometreyi ayarlayın. Sistemin 30 dakika boyunca stabilizasyonu için izin verin.</li>
		<li>Olay ışını Pinholes ile hizalayın ve Ortala. İki iğne deliği dönen breadboard üzerinde önceden ölçülen noktalarda eklenir, 180 ° ayrı ve aynı yarıçaplı. İlk iğne deliği üzerinde ışın merkezi ve ışık da ikinci iğne deliği üzerinden girer gibi açısını ayarlayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Akustik numune levitator ayarlama
	<ol>
<li>Daha sonra, mikrofonu levitator 'un ortasına yerleştirerek ve kalibrasyon komut dosyasını çalıştırarak akustik örnek levitator ayarlayın.</li>
		<li>Aşamalı dizi akustik levitator, tahrik voltajının bir işlevi olarak amaçlanan Levitation noktasında her bir dizi elemanı için akustik basıncı ölçerek kalibre edin. Bu kalibrasyonu, dizi kanalları arasındaki farklılıkları dengelemek için kullanın. Kalibrasyon mikrofonunu, hem kiriş içinde hem de iki ayna ile oluşturulan dik bir ışınla gölgesini merkezleme yoluyla konumlandırın.</li>
		<li>Asimetrik akustik tuzak oluşturmak ve onları sinyal üretimi elektroniği sağlamak dizi için sürüş parametrelerini hesaplayın. Bu, gor 'Kov potansiyeli25 ' i minimize ederek ve basınç degradelerini Levitation noktasında hizalamak suretiyle gerçekleştirilir.</li>
		<li>Sonra, boş bir levitator ile ölçüm taraması yapın. Süpürme, ortam ışığı, çevrenin yansımaları veya elektrik sesleri ile oluşturulan sinyalleri ortaya çıkarır.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Numune işleme, ekleme ve ölçüm
	<ol>
<li>Bir kez kurulduktan sonra, akustiği akustik levitator içine enjekte etmek için bir akustik şeffaf kafes kaşık kullanın.</li>
		<li>Video kamera ve yüksek büyütme optikleri kullanarak, numunenin saçılma ölçümlerinden önce ve sonra oryantasyonunu ve kararlılığını inceleyin.</li>
		<li>Akustik tuzak gücü ve asimetri maksimum numune stabilitesi için optimize edilmiştir. Sonuç olarak, akustik güç mümkün olduğunca düşük olarak ayarlanır.</li>
		<li>Örnek asimetrik ise, şekli hakkında bilgi edinmek için dikey eksen etrafında döndürün. Akustik tuzak hizalamasını yavaşça değiştirerek rotasyonu gerçekleştirin. Görüntüleme sırasında, görüntü kalitesini artırmak için ek aydınlatma uygulayın.</li>
		<li>Ardından, dış ışığı engellemek için ölçüm bölmesini kapatın.</li>
		<li>Bilgisayar arayüzünü kullanarak, numunenin yönünü, ayrıca ölçümün açısal çözünürlüğünü ve aralığını seçin. Gelen ve dağınık ışık, motorlu olan doğrusal polarizatörler tarafından filtrelenir.</li>
		<li>Otomatik ölçüm taraması çalıştırın. Bu polarize oryantasyonları (yatay, yatay), (yatay, dikey), (dikey, dikey), ve (dikey, yatay) her açı için dört puan ölçecektir.</li>
		<li>Her süpürmeyi üç kez tekrarlayın. Asimetrik örnekler için farklı örnek oryantasyonlarda ölçümü yineleyin.</li>
		<li>Akustik alanı kapatıp numunenin akustiği şeffaf kumaşın üzerine düşmesine izin vererek numuneyi ölçümden sonra kurtarın. Daha sonra, ortam ışığı koşulları nedeniyle herhangi bir olası sürüklenme algılamak için boş levitator ile başka bir ölçüm süpürme yürütmek.</li>
		<li>Bittiğinde, verileri kaydedin. Farklı polarizasyonda yoğunlukların doğrusal kombinasyonu ile her açı için Mueller matris elemanları hesaplamak için verileri analiz edin1
</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. küresel partiküllerden oluşan mm boyutunda yoğun paketlenmiş küresel medyayı modelleme
<ol><li>Modelleme başlatmak için, CSC-It Center for Science Limited 'in kümesi olan Taito 'ya bağlanmak için SSH erişimini kullanın.  İndirin ve bash Compile.shçalıştırarak Taito için önceden yapılandırılmış gerekli programların tümünü derleyin.</li>
	<li>Cd $WRKDIRyürüterek çalışma dizinine taşıyın.</li>
	<li>Git ile kaynakları dosyaları indirin (git clone git@bitbucket.org: planetarysystemresearch/protocol2. git protocol2).</li>
	<li>Yeni oluşturulan dizin CD protocol2içine taşıyın.</li>
	<li>İndir ve Taito için önceden yapılandırılmış bash Compile.sh, çalıştırarak gerekli programları derlemek.</li>
	<li>Ardından, metin düzenleyici nano açın ve tek bir scatterer, Volume öğesi ve okudu örnek dosyası paramsdeğiştirerek okudu örnek için parametreleri ayarlayın.</li>
	<li>Daha sonra bir komut yürütmek tarafından ardışık düzen çalıştırmak Bash run.sh. Bitirdiğinizde, tam Mueller matris örnek Temp klasörüne final. outyazın.</li>
</ol>3. asteroid için yansıma spektrumları yorumlama (4) Vesta
<ol><li>Komplike refraktif indeksleri ferahat için türeterek.
	<ol>
<li>Download SIRIS4 (git clone git@bitbucket.org: planetarysystemresearch/Siris 4.2. git).</li>
		<li>Src klasöründe Make yürüterek derleyin. Yürütülebilir siris42 için siris4yeniden adlandırın.</li>
		<li>Maingo. f90içinde, satır 395 için R0 = 0.05 * Rmax * sqrt (ran2)değiştirin. Makeçalıştırarak derleyin.</li>
		<li>"Git clone git@bitbucket.org: planetarysystemresearch/protocol4a. git" çalıştırarak gerekli MATLAB komut dosyalarını indirin.</li>
		<li>3.1.2 adımda oluşturulan yürütülebilir dosyaları kopyalayın. ve 3.1.3. JoVEOptimize-Folder için.</li>
		<li>Klasör JoVEOptimize gidin.</li>
		<li>İnput1.in dosyasında, radius parçacık boyutu için 30 μm yarıçapı ayarlayın ve 1,8 için refraktif indeks gerçek kısmını düzeltin. İnput2.in dosyasında, radius 15.000 μm olarak ayarlayın.</li>
		<li>Kırılma indekslerinin hayali parçası için üst ve alt sınırları tahmin edin ve bunları iki ayrı dosyalara kaydedin. Kod, bisectioning yöntemini kullanır ve bu değerleri başlangıç noktası olarak kullanmaktadır.</li>
		<li>Optimizek. m dosyasında, refraktif indekslerin hayali kısmının üst ve alt sınırlarının dosya adlarını ve howardite tozunun ölçülen yansıma spektrumunun dosya adını ayarlayın. 0,05-μm basamaklarla dalga boyu aralığını 0.4 – 2.5 μm olarak ayarlayın.</li>
		<li>Howardite için kompleks refraktif endeksleri elde etmek için MATLAB 'da optimizek. m ' i çalıştırın (bkz. Şekil 3). İlk olarak, kod 30-μm büyüklüğünde (yarıçaplı) cilt parçacıkları için saçılma özelliklerini hesaplar ve daha sonra bu parçacıkları 15.000 μm boyutunda (yarıçaplı) hacim içinde diffüm Scatter 'ler olarak kullanır. Hesaplanan yansıma ölçülen yansıma ile eşleşinceye kadar bu adımlar her dalga boyu için yinelenir.</li>
	</ol></li>
	<li>Vesta 'nın yansıtma spektrumunu modelleme.
	<ol>
<li>
SIRIS4 kullanarak howardite partiküllerinin saçılma özelliklerini bilgisayar
		<ol>
<li>İlk olarak SIRIS4 çalıştırılabilir dosyayı giriş dosyası ve p-matris dosyası ile aynı klasöre taşıyarak howardite parçacıklarının saçılma özelliklerini hesaplamak için SIRIS4 kullanın.  Daha sonra input_1. ın ve pmatrix_1. in test klasöründen kopyalayın.</li>
			<li>İçinde input_1. in, 2.000.000 için ışınların sayısını ayarlamak, 1000 için örnek parçacıklar sayısı, RADIUS için standart sapma 0,17, ve korelasyon işlevi güç kanunu indeksi 3. Daha sonra, kırılma indeksinin gerçek kısmını 1,8 olarak ayarlayın ve metin protokolünde açıklandığı gibi kırılma indeksinin hayali parçasını kullanın.</li>
			<li>Sonra, burada gösterilen komutu yürüterek SIRIS4 çalıştırmak 0,4 gelen 2,5 mikron bir boyut aralığı kullanarak 10 için 200 mikron çapı 10 mikron bir örnekleme adım.</li>
			<li>Ardından, her hesaplanan saçılma faz matrisini P bir pmatrix_x. in dosyasına kaydedin.  Dosya adı x dalga boyu numarasını açıklar ve her parçacık boyutu için 43 1 ' den aralıkları. Dosya, bir dalga boyu ve parçacık boyutu için, saçılma açıları ve p11, p12, p22, p33, p34 ve p44 saçılma matris elemanlarının yanı sıra içerir.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
3,2 endeksine sahip bir güç Hukuku boyutu dağılımı üzerinden elde edilen saçılma matrisleri, tek saçılma albedos ve ortalama serbest yollar ortalaması 19 , 24oldu.<ol>
<li>Her klasörün bir parçacık boyutunu temsil etmesi ve tüm dalga boyları için hesaplanan p-matrisleri içeren pmatrixdosyalarını klasörlere taşıyın. Klasör adı fold1, fold2,..., foldN, burada N parçacık boyutları sayısıdır.</li>
			<li>Bir dosya, Qscas. datIçine outputq-dosyalardanhit eşit-yansıtılan alan-küre yarıçaplı değerler yanı sıra, saçılma ve yok etme verimliliği qSCA ve qEXTyazın.</li>
			<li>Adım 3.1.4 karşıdan yüklenen JoVEAverage klasörüne gidin.</li>
			<li>Klasörleri ve Qscas. dat Avgpowerlaw. mile aynı klasöre taşıyın.</li>
			<li>MATLAB 'da Avgpowerlaw. m ' i çalıştırın. Kod ortalama saçılma matrisleri, tek saçılma albedos ve ortalama serbest yol uzunlukları endeksi 3,2 ile bir güç kanunu boyutu dağılımı hesaplar.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
SIRIS4 kullanarak Vesta son spektrum Computing
		<ol>
<li>1 ' in kırılma indeksiyle Vesta boyutunda bir hacim içinde diffün dağılıcıları kullanın. Giriş dosyasında, ortalama tek saçılma albedos kullanın ve iç Scatter için ücretsiz yol uzunlukları ortalama.</li>
			<li>Sonra, burada X dalga boyu olduğu gösterildiği komutu çalıştırarak her dalga boyu SIRIS4 çalıştırın. Kod, ortalama saçılma matrislerini iç differ Scatter 'ler için giriş olarak okur.</li>
			<li>17,4 derecelik faz açısında mutlak yansımasını incelemek.</li>
			<li>Vesta 'nın gözlenen spektrumları NASA Planet veri sistemi26' dan 17,4 derecelik faz açısıyla edinin.</li>
			<li>Skala Vesta 'nın görülen spektrumlarını 0,42327 ' in geometrik Albedo değerine 0,55 mikron27' ye kadar ölçün. 17,4 derece almak için, ölçekli spektrumunda 0,491 bir faktör uygulamak28. Hem modellenmiş hem de gözlenen spektrumları tüm dalga boyu aralığında karşılaştırın.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>4. fotometrik ve Polarimetrik modelleme (4) Vesta
<ol><li>
Voronoi şekilli howardite parçacıkları içeren hacim elemanları için saçılma özelliklerinin hesaplama
	<ol>
<li>SSH erişimi ile CSC – It Center for Science Ltd. ' nin küme Taito 'ya bağlanın.</li>
		<li>Cd $WRKDIRyürüterek çalışma dizinine taşıyın.</li>
		<li>Kaynak dosyaları indirin (git clone git@bitbucket.org: planetarysystemresearch/jvie_t_matrix. git).</li>
		<li>Derleme yürütme tarafından derlemek-klasör.</li>
		<li>Bir MATLAB-Code voronoi_element. mkullanarak Voronoi şekilli howardite parçacıkları içeren birim öğeleri oluşturun. Voronoi_element. m 'de dalga boyu 0,45 μm, N_elems ila 128, boyut parametresi (elem_ka)-10, güç-hukuk indeksi 3, minimum partikül yarıçapı 0,143 μm, maksimum partikül yarıçapı-0,35 μm, ambalaj yoğunluğu% 30 ' a ve türev kompleks refraktif indeksinin kullanılması .</li>
		<li>MATLAB voronoi_element. m çalıştırın. Kod, güç kanunu boyutu dağılımını kullanarak farklı Voronoi parçacık realizasyonları ile hacim elemanları için 128 Mesh dosyaları üretir.</li>
		<li>JVıE kullanarak oluşturulan birim öğeleri için T-matrislerini hesaplayın. İçinde runarray_JVIE_T. sh, set Array = 1-128. Paramaters k = 13,962634, Mesh = 4.1.6 içinde oluşturulan kafes adı, T_out = Çıkış T-matris, T_matrix = 1 ve elem_ka = 10 adı.</li>
		<li>Sbatch runarray_JVIE_T. shçalıştırarak jvıe çalıştırın.</li>
		<li>JVıE koduyla hesaplanan T-matrisleri ortalamalı saçılma özelliklerini hesaplamak. Execute ./Multi_t-N_Tin 128 aynı klasörde hesaplanan T-matrisler olduğu. Kod ortalama tutarsız Mueller matris içine ve çapraz bölümler ve Albedo çıktı. txt yazar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
RT-CB hesaplamaları
	<ol>
<li>Git (git clone git@bitbucket.org: planetarysystemresearch/protocol4b. git protocol4b) ile kaynak dosyalarını indirerek başlayın ve dosyaları indirilen dizine protocol4btaşıyın.</li>
		<li>Sonra, download ve bash Compile.shçalıştırarak gerekli tüm programları derlemek.</li>
		<li>Hazır olduğunda, ortalama giriş saçılma matrisini (adım 3.2.2.5) yanı sıra genlik saçılma matrisini (adım 4.1.9) geçerli çalışma dizinine kopyalayın.</li>
		<li>Ardından, metin düzenleyicisini, nano 'yu açın ve istenen parametreleri ayarlamak için params dosyasını değiştirin.</li>
		<li>Bash Run.shyürüterek ardışık düzen çalıştırın. Daha sonra tam Mueller matris rtcb. outolarak Temp klasörüne yazın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko için gözlemler yorumlama.
<ol><li>
Hızlı süper pozisyon ile tutarsız hacim öğeleri hesaplama Organik ve parçacık taneleri Için T-matris yöntemi (fastmm)
	<ol>
<li>Execute ./independent_ınput – lambda 0,649-m_r 2,0-m_i 0,2-yoğunluk 0,3-lowB 0,075-upB 0,125-npower 3-S_out pmatrix_org. dat.</li>
		<li>Execute ./independent_ınput – lambda 0,649-m_r 1,6-m_i 0,0001-yoğunluk 0,0375-lowB 0,6-upB 1,3-npower 3-S_out pmatrix_sil. dat.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Ortalama tutarsız Mueller matrisini (pmatrix.in), Albedo (Albedo), yani serbest yol (MFP) ve tutarlı etkili kırılma indeksini (m_eff) bilgisayar
	<ol>
<li>MATLAB 'i Çalıştır. Tür komutları: Sorg = Load (' pmatrix_org. dat '); Ssıl = Load (' pmatrix_sil. dat '); S = (Sorg + sSil)/2; Kaydet (' pmatrix. ın ', ', '-ASCII '); CSCA = (Csca_sil + Csca_org)/2; Cext = (Cext_sil + Cext_org)/2; Albedo = CSCA/Cext; MFP = Vol/Cext; Burada Csca_org ve Cext_org adım 5.1.2 tutarsız saçılma ve yoketme çapraz bölümler, ve Csca_sil ve Cext_sil adım 5.1.3 tutarsız saçılma ve yoketme çapraz bölümler vardır.</li>
		<li>Run ./m_eff (CSCA, r) m_eff elde etmek için komut satırında birim öğesinin yarıçapı nerede.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Koma parçacıkları için saçılma özelliklerini bilgisayar.<ol>
<li>Adım 5.2.1 ve 5.2.2 (örneğin, Albedo, MFP, m_eff input.in dosyasında) değerleri ayarlayın.</li>
		<li>İnput.in dosyasında korelasyon uzunluğu için güç kanunu dizinini 3,5 olarak ayarlayın.</li>
		<li>5 μm ile 100 μm arasında partikül boyutları için SIRIS4 çözücü (./siris4 input.in pmatrix.in) çalıştırın</li>
		<li>Koma aşaması fonksiyonlarını SIRIS4 çözücüyü dışarı çıktı.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Çekirdeğin saçılma özelliklerini bilgisayar
	<ol>
<li>MATLAB 'de başlayın ve SIRIS4 çözücünün koma aşaması işlevlerini (adım 5.3.4) hesapladıktan sonra endeks-3 ' ün güç kanunu boyutu dağılımı üzerinden sonuçları Ortalama olarak powerlaw_ave. m ortalamasını çalıştırın. Beklenen rutin çıkışları pmatrix2.in, Albedo ve ortalama ücretsiz yoludur.</li>
		<li>Sonra, çıkışları, Albedo ve ortalama ücretsiz yolu, input.in dosyasına sonuçları ayarlayın.</li>
		<li>1.000.000.000 için boyutu ve 2,5 için şekil için korelasyon işlevinin güç kanunu dizini ayarlayın. Daha sonra, çekirdek faz işlevini elde etmek için burada gösterilen komut satırını kullanarak SIRIS4 çalıştırın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Gehrels, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photometric+studies+of+asteroids.+V.+The+light-curve+and+phase+function+of+20+Massalia.">Photometric studies of asteroids. V. The light-curve and phase function of 20 Massalia.</a> Astrophysical Journal. 123, 331-338 (1956).</li><li>Barabashev, N. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Astronomische Nachrichten. 217, 445 (1922).</li><li>Lyot, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recherches+sur+la+polarisation+de+la+lumiere+des+planetes+et+de+quelques+substances+terrestres.">Recherches sur la polarisation de la lumiere des planetes et de quelques substances terrestres.</a> Annales de l&#8217;Observatoire de Paris. 8 (1), 1-161 (1956).</li><li>Shkuratov, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffractional+model+of+the+brightness+surge+of+complex+structures.">Diffractional model of the brightness surge of complex structures.</a> Kinematika i fizika nebesnyh tel. 4, 60-66 (1988).</li><li>Shkuratov, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+mechanism+of+the+negative+polarization+of+light+scattered+by+the+surfaces+of+atmosphereless+celestial+bodies.">A new mechanism of the negative polarization of light scattered by the surfaces of atmosphereless celestial bodies.</a> Astronomicheskii vestnik .23. , 176-180 (1989).</li><li>Muinonen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromagnetic+scattering+by+two+interacting+dipoles.">Electromagnetic scattering by two interacting dipoles.</a> Proceedings of the 1989 URSI Electromagnetic Theory Symposium. , 428-430 (1989).</li><li>Muinonen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Light Scattering by Inhomogeneous Media: Backward Enhancement and Reversal of Polarization. , (1990).</li><li>Muinonen, K., Mishchenko, M. I., Dlugach, J. M., Zubko, E., Penttil&#228;, A., Videen, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+backscattering+numerically+verified+for+a+finite+volume+of+spherical+particles.">Coherent backscattering numerically verified for a finite volume of spherical particles.</a> Astrophysical Journal. 760, 118-128 (2012).</li><li>Muinonen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+backscattering+of+light+by+complex+random+media+of+spherical+scatterers:+Numerical+solution.">Coherent backscattering of light by complex random media of spherical scatterers: Numerical solution.</a> Waves in Random Media. 14, 365-388 (2004).</li><li>Mu&#241;oz, O., Volten, H., de Haan, J. F., Vassen, W., Hovenier, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+determination+of+scattering+matrices+of+olivine+and+Allende+meteorite+particles.">Experimental determination of scattering matrices of olivine and Allende meteorite particles.</a> Astronomy &amp; Astrophysics. 360, 777-788 (2000).</li><li>Sasse, C., Muinonen, K., Piironen, J., Dr&#246;se, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Albedo+measurements+on+single+particles.">Albedo measurements on single particles.</a> Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 55, 673-681 (1996).</li><li>Gong, Z., Pan, Y. -. L., Videen, G., Wang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+and+manipulation+of+single+particles+in+air:+Principles,+technical+details,+and+applications.">Optical trapping and manipulation of single particles in air: Principles, technical details, and applications.</a> Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 214, 94-119 (2018).</li><li>Nieminen, T. A., du Preez-Wilkinson, N., Stilgoe, A. B., Loke, V. L. Y., Bui, A. A. M., Rubinsztein-Dunlop, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+tweezers:+Theory+and+modelling.">Optical tweezers: Theory and modelling.</a> Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 146, 59-80 (2014).</li><li>Herranen, J., Markkanen, J., Muinonen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+interstellar+dust+particles+in+electromagnetic+radiation+fields:+A+numerical+solution.">Dynamics of interstellar dust particles in electromagnetic radiation fields: A numerical solution.</a> Radio Science. 52 (8), 1016-1029 (2017).</li><li>Maconi, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-destructive+controlled+single-particle+light+scattering+measurement.">Non-destructive controlled single-particle light scattering measurement.</a> Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 204, 159-164 (2018).</li><li>Muinonen, K., Markkanen, J., V&#228;is&#228;nen, T., Peltoniemi, J., Penttil&#228;, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+scattering+of+light+in+discrete+random+media+using+incoherent+interactions.">Multiple scattering of light in discrete random media using incoherent interactions.</a> Optics Letters. 43, 683-686 (2018).</li><li>Markkanen, J., V&#228;is&#228;nen, T., Penttil&#228;, A., Muinonen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scattering+and+absorption+in+dense+discrete+random+media+of+irregular+particles.">Scattering and absorption in dense discrete random media of irregular particles.</a> Optics Letters. 43, 2925-2928 (2018).</li><li>V&#228;is&#228;nen, T., Markkanen, J., Penttil&#228;, A., Muinonen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiative+transfer+with+reciprocal+transactions:+Numerical+method+and+its+implementation.">Radiative transfer with reciprocal transactions: Numerical method and its implementation.</a> Public Library of Science One (PLoS One). 14, e0210155 (2019).</li><li>Martikainen, J., Penttil&#228;, A., Gritsevich, M., Videen, G., Muinonen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absolute+spectral+modelling+of+asteroid+(4).">Absolute spectral modelling of asteroid (4).</a> Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 483, 1952-1956 (2019).</li><li>Markkanen, J., Agarwal, J., V&#228;is&#228;nen, T., Penttil&#228;, A., Muinonen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interpretation+of+phase+functions+of+the+comet+67P/Churyumov-Gerasimenko+measured+by+the+OSIRIS+instrument.">Interpretation of phase functions of the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko measured by the OSIRIS instrument.</a> Astrophysical Journal Letters. 868 (1), L16 (2018).</li><li>Markkanen, J., Yuffa, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+superposition+T-matrix+solution+for+clusters+with+arbitrarily-shaped+constituent+particles.">Fast superposition T-matrix solution for clusters with arbitrarily-shaped constituent particles.</a> Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 189, 181-188 (2017).</li><li>Markkanen, J., Yl&#228;-Oijala, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+Comparison+of+Spectral+Properties+of+Volume-Integral-Equation+Formulations.">Numerical Comparison of Spectral Properties of Volume-Integral-Equation Formulations.</a> Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 178, 269-275 (2016).</li><li>Lindqvist, H., Martikainen, J., R&#228;bin&#228;, J., Penttil&#228;, A., Muinonen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ray+optics+for+absorbing+particles+with+application+to+ice+crystals+at+near-infrared+wavelengths.">Ray optics for absorbing particles with application to ice crystals at near-infrared wavelengths.</a> Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 217, 329-337 (2018).</li><li>Martikainen, J., Penttil&#228;, A., Gritsevich, M., Lindqvist, H., Muinonen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+modeling+of+meteorites+at+UV-vis-NIR+wavelengths.">Spectral modeling of meteorites at UV-vis-NIR wavelengths.</a> Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 204, 144-151 (2018).</li><li>Gor'kov, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+forces+acting+on+a+small+particle+in+an+acoustical+field+in+an+ideal+fluid.">On the forces acting on a small particle in an acoustical field in an ideal fluid.</a> Soviet Physics Doklady. 6, (1962).</li><li>Reddy, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vesta+Rotationally+Resolved+Near-Infrared+Spectra+V1.0.+EAR-A-I0046-3-REDDYVESTA-V1.0.">Vesta Rotationally Resolved Near-Infrared Spectra V1.0. EAR-A-I0046-3-REDDYVESTA-V1.0.</a> NASA Planetary Data System. , (2011).</li><li>Tedesco, E. F., Noah, P. V., Noah, M., Price, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IRAS+Minor+Planet+Survey.+IRAS-A-FPA-3-RDR-IMPS-V6.0.">IRAS Minor Planet Survey. IRAS-A-FPA-3-RDR-IMPS-V6.0.</a> NASA Planetary Data System. , (2004).</li><li>Hicks, M. D., Buratti, B. J., Lawrence, K. J., Hillier, J., Li, J. -. Y., Vishnu Reddy, V., Schr&#246;der, S., Nathues, A., Hoffmann, M., Le Corre, L., Duffard, R., Zhao, H. -. B., Raymond, C., Russell, C., Roatsch, T., Jaumann, R., Rhoades, H., Mayes, D., Barajas, T., Truong, T. -. T., Foster, J., McAuley, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+diversity+and+photometric+behavior+of+main-belt+and+near-Earth+vestoids+and+(4)+Vesta:+A+study+in+preparation+for+the+Dawn+encounter.">Spectral diversity and photometric behavior of main-belt and near-Earth vestoids and (4) Vesta: A study in preparation for the Dawn encounter.</a> Icarus. 235, 60-74 (2014).</li><li>Weidling, R., G&#252;ttler, C., Blum, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free+collisions+in+a+micro-gravity+many-particle+experiment.+I.+Dust+aggregate+sticking+at+low+velocities.">Free collisions in a micro-gravity many-particle experiment. I. Dust aggregate sticking at low velocities.</a> Icarus. 218, 688-700 (2012).</li><li>Blum, J., Beitz, E., Bukhari, M., Gundlach, B., Hagemann, J. -. H., Hei&#223;elmann, D., Kothe, S., Schr&#228;pler, R., von Borstel, I., Weidling, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+drop+towers+for+the+experimental+simulation+of+dust-aggregate+collisions+in+the+early+solar+system.">Laboratory drop towers for the experimental simulation of dust-aggregate collisions in the early solar system.</a> Journal of Visualized Experiments (JoVE). (88), e51541 (2014).</li><li>Poppe, T., Schr&#228;pler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Further+experiments+on+collisional+tribocharging+of+cosmic+grains.">Further experiments on collisional tribocharging of cosmic grains.</a> Astronomy &amp; Astrophysics. 438, 1-9 (2005).</li><li>Reddy, V., Sanchez, J. A., Nathues, A., Moskovitz, N. A., Li, J. -. Y., Cloutis, E. A., Archer, K., Tucker, R. A., Gaffey, M. J., Mann, J. P., Sierks, H., Schade, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photometric+spectral+phase+and+temperature+effects+on+Vesta+and+HED+meteorites:+Implications+for+Dawn+mission.">Photometric spectral phase and temperature effects on Vesta and HED meteorites: Implications for Dawn mission.</a> Icarus. 217, 153-168 (2012).</li><li>Gehrels, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minor+planets.+I.+The+rotation+of+Vesta.+Photometric+studies+of+asteroids.">Minor planets. I. The rotation of Vesta. Photometric studies of asteroids.</a> Astronomical Journal. 72, 929-938 (1967).</li><li>Bertini, I., La Forgia, F., Tubiana, C., G&#252;ttler, C., Fulle, M., Moreno, F., Frattin, E., Kovacs, G., Pajola, M., Sierks, H., Barbieri, C., Lamy, P., Rodrigo, R., Koschny, D., Rickman, H., Keller, H. U., Agarwal, J., A&#39;Hearn, M. F., Barucci, M. A., Bertaux, J. -. L., Bodewits, D., Cremonese, G., Da Deppo, V., Davidsson, B., Debei, S., De Cecco, M., Drolshagen, E., Ferrari, S., Ferri, F., Fornasier, S., Gicquel, A., Groussin, O., Gutierrez, P. J., Hasselmann, P. H., Hviid, S. F., Ip, W. -. H., Jorda, L., Knollenberg, J., Kramm, J. R., K&#252;hrt, E., K&#252;ppers, M., Lara, L. M., Lazzarin, M., Lin, Z. -. Y., Lopez Moreno, J. J., Lucchetti, A., Marzari, F., Massironi, M., Mottola, S., Naletto, G., Oklay, N., Ott, T., Penasa, L., Thomas, N., Vincent, J. -. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+scattering+phase+function+of+comet+67P/Churyumov-Gerasimenko+coma+as+seen+from+the+Rosetta/OSIRIS+instrument.">The scattering phase function of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko coma as seen from the Rosetta/OSIRIS instrument.</a> Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 469, 404-415 (2017).</li></ol>

Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.

Parçacıkların ayrık rasgele medya tarafından ışık saçılma için deneysel, teorik ve hesaplamalı Yöntemler sunulmuştur. Teorik ve hesaplamalı yöntemlerden temel kavramları doğrulamak için deneysel yöntemler kullanılmıştır. İkinci yöntemleri daha sonra başarıyla asteroid astronomik gözlemleri yorumu uygulandı (4) Vesta ve Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Deneysel scatterometer istenilen yönde bir numune toplama için Mueller matris ölçümleri için izin ultrasonik kontrollü örnek Levitation dayanır. Her ölçüm setinden sonra toplamanın korunması mümkün olduğu için, toplam ölçümlerde art arda kullanılabilir. Bu temassız, yıkıcı olmayan saçılma ölçümleri tam kontrol altında bir örnek üzerinde gerçekleştirilir ilk kez.
Teorik ve hesaplamalı Yöntemler rasgele medyada sözde tutarsız saçılma, emilim ve yok olma süreçlerine dayanır. Tam elektromanyetik etkileşimler her zaman tutarlı bir şekilde ortaya çıktığında, konfigürasyonel ortalamandan sonra sonsuz bir rasgele ortam içinde, sadece tutarsız etkileşimler partiküllerin hacim elemanları arasında kalır. Şu anda bu unsurlar arasında tutarsız etkileşimler tam olarak Maxwell denklemleri kullanılarak hesaplardır: boş alan alanlarında tutarlı alanların çıkarılır sonra, bu kalır rasgele Orta içinde tutarsız alanlar. Tedavi, etkileşimlerin yanı sıra, ortamın tükenmesi, saçılma ve emilim katsayıları, tutarsız etkileşimler çerçevesinde türetilir, tam bir titizlikte Şu anda alınmıştır. Ayrıca, sınırlı bir rasgele orta için başarılı bir genel tedavi içinde boş alan ve rasgele orta sonuçları arasındaki arayüz üzerinde tutarlı alan etkileri için muhasebe gösterildi.
Teorik ve hesaplamalı yöntemlerin uygulanması, mikron ölçekli küresel SiO2 parçacıklarından oluşan mm ölçekli küresel numune toplamanın deneysel ölçümleri için gösterilmiştir. Uygulama, unequivocally, örnek toplama parçacıkların farklı boyutlarda, yerine equisized küresel parçacıklar oluşan bir dağılım oluşmalıdır gösterir. Rasgele medyanın karakterizasyonu için bu sonucun çok fazla ulaşabileceği sonuçlar olabilir: medyanın daha önce State-of-the-art karakterizasyon yöntemlerini kullanarak ne kadar büyük ölçüde daha karmaşık olduğu konusunda makul bir olasılık.
Asteroit için spektrumunun (4) Vesta 'da görünür ve yakın kızılötesi dalga boylarında, Vesta 'nın fotometrik ve Polarimetrik faz eğrilerinde 0,45 μm dalga boyunda, sayısal yöntemlerden faydalanmak için pratik olduğunu gösterir. Mineral kompozisyonlar, parçacık boyutu dağılımları, hem de uzaktan astronomik gözlemlerden regolit Hacim yoğunluğu kısıtlayan. Bu tür geri dönüşler, koması ve çekirdeği ile ilgili olarak Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko için fotometrik faz eğrilerinin eşzamanlı olarak yorumlanması ile daha da geliştirilmiştir. Son olarak, 67P Polarimetrik faz eğrisi gerçekçi modelleme elde edilmiştir20. Büyük gelecek umutları geniş güneş sistemi nesneleri gözlemlerin yorumlanması mevcut yöntemleri uygulayarak vardır.
Mevcut kombine deneysel ve teorik yaklaşım için gelecekteki umutları vardır. Alt dalga boyu ölçekli inhomojenlerden oluşan rasgele medyayı doğru şekilde karakterize etmek son derece zordur, kontrollü Mueller matris ölçümleri, ses yoğunluğu ve parçacık boyutu dağılımı hakkında bilgi almak için bir araç sunabilir Orta. Bu fiziksel parametrelerin kantitatif inversiyon yeni sayısal yöntemler tarafından kolaylaştırılır.

Asteroidler, kuyruklu yıldız çekirdekleri, ve havasız güneş sistemi nesneleri büyük gezegen regoliths, değişen boyut, şekil ve kompozisyon parçacıkları gevşek katmanları ile kaplıdır. Bu nesneler için, iki büyük astronomik fenomen küçük güneş faz açıları (Sun-Object-Observer açı) görülür. İlk olarak, astronomik büyüklük ölçeğinde dağınık ışığın parlaklığı, yaygın olarak muhalefet etkisi1,2olarak adlandırılan sıfır faz açısını doğru sergiler artırmak için gözlemlenmiştir. İkincisi, dağınık ışık kısmen doğrusal (güneş-nesne-gözlemci düzlem), genellikle negatif polarizasyon3denilen saçılma düzlemine paralel polarize olduğunu. Olaylar, muhalefet etkisi için 19. yüzyılın sonlarında ve negatif kutuplaşma için 20. yüzyılın başlarında beri niceliksel bir yorumlama eksikliği olmuştur. Doğru yorumlanması, havasız nesnelerin fotometrik, Polarimetrik ve spektrometrik gözlemlerinin niceliksel olarak yorumlanmasının yanı sıra yüzeylerinden radar saçılma için bir önkoşuldur.
Birden fazla saçılma içinde tutarlı gelmekte mekanizması (CBM) en azından kısmen astronomik fenomen sorumlu olduğunu4,5,6,7 önerdi. CBM 'de, kısmi dalgalar, aynı dağılıcılar ile karşı sırada etkileşim, her zaman tam gelmekte yönde yapıcı müdahale. Bu karşılıklı dalgaların rastlantı optik yolları kaynaklanmaktadır. Diğer yönlerde, parazitler tahribatten yapıcı olarak değişir. Parçacıkların ayrı bir rasgele Orta içinde yapılandırılma ortalamasını gelişmiş backscattering sonuçları. Doğrusal polarizasyon gelince, CBM seçici ve pozitif polarize tek scatterers durumunda negatif polarizasyon sonuçları, tek saçılma ortak bir karakteristik (CF. Rayleigh saçılma, Fresnel yansıma).
Mikroskobik partiküllerin makroskopik rastgele bir ortamında elektromanyetik dalgaların (ışık) saçılması ve emilimi, Planet Astrofiziği8,9' da açık bir hesaplamalı sorun oluşturmaktadır. Yukarıda gösterildiği gibi, bu güneş sistemi nesnelerinin zemin tabanlı ve uzay tabanlı gözlemleri yorumlamak için nicel ters yöntemlerin yokluğunda sonuçlandı. Mevcut yazıda, gözlem ve modelleme arasındaki boşluğu köprü için yeni yöntemler sunulmuştur.
Kontrollü bir pozisyonda ve oryantasyonda küçük parçacık numunesi ile saçılma deneysel ölçümleri (altı özgürlük derecesi) açık kaldı. Tek parçacıklar için saçılma özellikleri daha önce ölçüm hacmine bir parçacık akışı sunarak boyut, şekil ve oryantasyon dağılımı10 üzerinde topluluk ortalamaları olarak ölçülmüştür. Levitation tek parçacıklar için saçılma özellikleri, örneğin, elektrodinamik Levitation11 ve Optik cımbız12,13,14kullanılarak yapılmıştır. Bu yazıda, örnek pozisyon ve oryantasyonun tam kontrolü ile ultrasonik Levitation dayalı bir roman deneysel Yöntem15sunulmaktadır.
Bu yazıda, Avrupa Araştırma Konseyi (ERC) tarafından 2013-2018 yılında beş yıl boyunca finanse edilen bir projenin bulguları özetlenmiştir: partikül medyadaki elektromanyetik dalgaların saçılma ve emilimi (SAEMPL, ERC Advanced Grant). Saempl, üç ana hedeflerine ulaşmayı başardı: ilk olarak, yeni sayısal Monte Carlo yöntemleri, yoğun olarak paketlenmiş partiküllerin ayrık rasgele medyaları ile birden fazla saçılma için türetilmiştir16,17,18; İkinci olarak, yeni deneysel enstrümantasyon geliştirilen ve Levitation doğrulama numunelerin kontrollü laboratuar ölçümleri için inşa15; Üçüncü olarak, astronomik gözlem19,20yorumlamak için sayısal ve deneysel yöntemler uygulandı.
Aşağıda, ölçümler için deneysel saçılma boru hattının kullanılması için protokoller, ilgili hesaplama ardışık düzeni ve uygulama ardışık düzenleri ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Hesaplamalı boru hattı parçacıklar (süper pozisyon T-matris yöntemi stmm21 ve hacim Integral denklem yöntemi Viem22) ve yaklaşık olarak sonlu sistemler durumunda asimptotically tam hesaplamalar için yazılım oluşur Çoklu saçılma yöntemlerini kullanarak partiküllerin asemptotically sonsuz ayrık rasgele medya hesaplamaları (Siris23,24, tutarlı backscattering RT-CB ile radyatif transfer8,9, ve Karşılıklı işlemler R2T216,17,18) ile radyatif transfer. Deneysel boru hattı, numunelerin hazırlanması, depolanması ve kullanımı, ölçüm hacminde kendi Levitation ve farklı polarize ile saçılma açıları aralığında gerçek saçılma ölçümü gerçekleştirme kapsar Yapılandırma. Uygulama ardışık düzeni astronomik gözlemler veya deneysel ölçümler yorumlamak için hesaplama ve deneysel boru hatları kullanımı ile ilgilidir.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>10GL08</td>
			<td>Newport</td>
			<td></td>
			<td>Calcite polarizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12X Zoom Body Tube 1-50487AD</td>
			<td>Navitar</td>
			<td></td>
			<td>Microscope objective</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>43-412-000</td>
			<td>Edmund optics</td>
			<td></td>
			<td>Optical flat</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8MPR16-1</td>
			<td>Standa</td>
			<td></td>
			<td>Motorized Polarizer Rotator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8MRB240-152-59D</td>
			<td>Standa</td>
			<td></td>
			<td>Rotation stage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8SMC5-ETHERNET</td>
			<td>Standa</td>
			<td></td>
			<td>Motor controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digi-pas DWL3500XY</td>
			<td>Digi-pas</td>
			<td></td>
			<td>Digital 2-axis level</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMT 65-D25-HiDS</td>
			<td>Owis</td>
			<td></td>
			<td>Optics rotation stage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EQ-99 LDLS</td>
			<td>Energetiq</td>
			<td></td>
			<td>Light source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FL488-10</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td>Laser line filter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IBM 65-D0-35-HiDS</td>
			<td>Owis</td>
			<td></td>
			<td>Motorized iris shutter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LPVISE100-A</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td>Film polarizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microPMT H12403-01</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td></td>
			<td>Photomultiplier tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI PXIe-5171R</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Digital oscilloscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI PXIe-8880</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>PXIe chassis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phantom v611</td>
			<td>Vision Research</td>
			<td></td>
			<td>High speed camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PS 10-32-DC</td>
			<td>Owis</td>
			<td></td>
			<td>Motor controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RC08FC-P01</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td>Fiber collimator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SET-NDF-D22-G25</td>
			<td>Owis</td>
			<td></td>
			<td>Neutral density filter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TIA60</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td>PMT amplifier</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

scattering and absorption of light in planetary regoliths

Teorik, sayısal ve deneysel yöntemler, yoğun olarak paketlenmiş mikroskobik partiküllerin makroskopik ayrı rasgele medyasında birden fazla ışık saçılması için sunulmaktadır. Teorik ve sayısal yöntemler, karşılıklı Işlemler ile Radyatif transfer (R2T2) çerçevesi oluşturmaktadır. R2T2 çerçevesi, temel scatter ve emiciler rasgele çok sayıda oluşan dalga boyu ölçekli hacim elemanları olduğunu varsayarak, Monte Carlo sipariş-of-saçılma frekans alanında etkileşimlerin izleme gerektirir Dağıtılmış parçacıklar. Ayrık rasgele medya tamamen hacim elemanları ile doludur. Küresel ve küresel olmayan parçacıklar için, birim elemanlarının içindeki etkileşimler sırasıyla üst pozisyon T-matris YÖNTEMI (stmm) ve birim Integral denklemi YÖNTEMI (Viem) kullanarak tam olarak hesaplanır. Her iki parçacık türleri için farklı birim öğeleri arasındaki etkileşimler tam olarak STMM kullanılarak hesaplanır. İzleme ayrık rasgele medya içinde yer alır gibi, tutarsız elektromanyetik alanlar kullanılmaktadır, yani, hacim elemanlarının tutarlı alan etkileşimleri kaldırılır. Deneysel yöntemler, temassız, tahribatsız saçılma ölçümleri için numunelerin akustik Levitation üzerinde dayanır. Levitation örnek pozisyon ve oryantasyon, yani özgürlük altı derece tam ultrasonik kontrol gerektirir. Işık kaynağı bir monokromator ve polarizer ile lazer odaklı beyaz ışık kaynağıdır. Dedektör, polarize ile donatılmış, dönen bir tekerlek üzerinde mini-photomultiplier tüpüdür. R2T2 , yoğun olarak paketlenmiş küresel silika parçacıklarının mm ölçekli küresel numunesi için ölçümler kullanılarak doğrulanır. Doğrulama sonra, Yöntemler asteroid için astronomik gözlemler yorumlamak için uygulanır (4) Vesta ve Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko (Şekil 1) Geçenlerde NASA şafak MISYONU ve ESA Rosetta misyonu tarafından ziyaret sırasıyla.

Watch this Scientific Journal Video about Scattering And Absorption of Light in Planetary Regoliths at JoVE.com

Scattering And Absorption of Light in Planetary Regoliths

Sayısal ve deneysel yöntemler, yoğun olarak paketlenmiş partiküllerin ayrık rasgele medyasında birden fazla ışık saçılması için sunulur. Yöntemler asteroit (4) Vesta ve Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko gözlemlerini yorumlamak için kullanılmaktadır.

Gezegen Regoliths ışık saçılma ve emilimi

Theoretical, numerical, and experimental methods are presented for multiple scattering of light in macroscopic discrete random media of densely-packed ...

Bu protokoldeki yöntemler, göklerin ve diğer güneş sistemi nesnelerinden geçen asteroitlerin yüzeylerinde yoğun olarak paketlenmiş parçacık katmanları olan gezegenretolitleri tarafından ışık saçılımının açık hesaplama problemini çözmeye yardımcı olabilir. Hesaplamaları doğrulamak için, ultrasonik örnek havaya dayalı benzersiz temassız ve tahribatsız ölçümler sokulduk. Örnek pozisyon ve oryantasyon konusunda tam kontrole sahibiz.Burada asteroit 4 Vesta ve 67P/Churyumov-Gerasimenko gözlemlerini yorumlamak için doğrulanmış hesaplama yöntemleri uyguluyoruz. Hesaplama ve deneysel yöntemler evrenseldir ve örneğin karasal uzaktan algılama, nano ölçekli malzeme bilimleri ve biyomedikal optikte uygulanabilir. Bu yöntemlerden yararlanmak sabır gerektirir.Ancak, çaba sonucun mutlak ve nicel doğası nedeniyle kapalı öder. Yöntemlerin görsel gösterimi çok önemlidir. Bu videoda gösterilen deneysel bölüm, optik ve akustik te son teknoloji tekniklerini bir araya getirmektedir.Prosedürü gösteren Dr.Antti Penikainen, Bayan Julia Martikainen, Bay Petteri Helander, Bay Goran Maconi ve Bay Timo Vaisanen olacaktır. Başlamak için, ışık kaynağı, fotoğraf çarpan tüpleri ve amplifikatörler açarak scatterometer ayarlayın. Sistemin 30 dakika boyunca stabilize olmasını bekleyin.Ardından, mikrofonu levitator'un ortasına takarak ve kalibrasyon komut dosyasını çalıştırarak akustik numune levitator'u ayarlayın. Sonra boş bir levitator ile bir ölçüm süpürme yapmak. Süpürme ortam ışığı, çevredeki yansımaları veya elektrik gürültüleri tarafından üretilen herhangi bir sinyalleri ortaya koymaktadır.Bir kez kurulum, akustik şeffaf örgü kaşık akustik levitator içine örnek enjekte etmek için kullanın. Bir video kamera ve yüksek büyütme optik kullanarak, saçılma ölçümleri öncesi ve sonrasında numunenin yönünü ve stabilitesini kontrol edin. Akustik kapanın gücü ve assimetrisi maksimum numune stabilitesi için optimize edilebiyi optimize eder.Sonuç olarak, akustik güç mümkün olduğunca düşük ayarlanır. Örnek asimetrikse, şekli hakkında bilgi edinmek için onu dikey eksen etrafında döndürün. Akustik tuzağın hizasını yavaşça değiştirerek döndürmeyi gerçekleştirin.Görüntüleme sırasında, görüntü kalitesini artırmak için ek aydınlatma uygulayın. Ardından, dış ışığı engellemek için ölçüm odasını kapatın. Bilgisayar arabirimini kullanarak, numunenin yönünü ve açısal çözünürlüğünü ve ölçüm aralığını seçin.Gelen ve dağınık ışık motorlu lineer polarizörler tarafından süzülür. Otomatik ölçüm taramasını çalıştırın. Bu yatay-yatay, yatay-dikey, dikey-dikey ve dikey-yatay polarize yönlendirmeleri ile her açı için dört nokta ölçecektir.Akustik alanı kapatarak ve numunenin akustik saydam kumaşa düşmesine izin vererek ölçümden sonra numuneyi kurtarın. Daha sonra ortam ışığı koşulları nedeniyle olası sürüklenme tespit etmek için boş bir levitator ile başka bir ölçüm süpürme yürütmek. Tamamlandığında, verileri kaydedin.Farklı kutuplaşmalardaki yoğunlukların doğrusal birleşimi ile her açı için Mueller matris elemanlarını hesaplamak için verileri analiz edin. Modellemeye başlamak için, CSC BT Merkezi'ne bağlanmak için SSH erişimini kullanarak sınırlı sayıdaki bilim kümesi Taito'yu kullanın. Bash compile.sh yayınlayarak Taito için önceden yapılandırılmış olan gerekli tüm programları indirin ve derleyin.Ardından, metin düzenleyicisi Nano'yu açın ve params dosyasını değiştirerek çalışılan örnekle eşleşecek şekilde tek bir dağılım, hacim öğesi ve çalışılan örnek için parametreleri ayarlayın. Sonra komut bash run.sh çalıştırarak boru hattı çalıştırın. Bittiğinde, numunenin tam Mueller matrisini son çıkış olarak geçici klasöre yazın.Önce siris4 çalıştırılabilir dosyagiriş dosyası ve P matris dosyası ile aynı klasöre taşıyarak howardite parçacıkların saçılma özelliklerini hesaplamak için Siris4'ü yararlanın. O zaman input_1 kopyala. ve pmatrix_1.test klasöründen içeri. input_1'da. içinde, ışın sayısını iki milyona, örnek partikül sayısını 1,000'e, yarıçapın standart sapmasını 0,17'ye ve korelasyon fonksiyonunun güç yasası indeksini üçe ayarlayın.Daha sonra kırılma dizininin gerçek kısmını 1,8 olarak ayarlayın ve metin protokolünde açıklandığı gibi kırılma indisi n'nin hayali kısmını kullanın. Ardından, siris4'ü her dalga boyu için gösterilen komutu 0,4 ila 2,5 mikron arasında 10 mikron çapında bir örnekleme adımı ile 10 ila 200 mikron boyutu kullanarak çalıştırın. Ardından, her bir açılan saçılma faz ı matris p'yi bir pmatrix_x kaydedin.dosyada. Dosya adındaki x dalga boyu numarasını açıklar ve her parçacık boyutu için 1 ile 43 arasında değişir. Dosya, bir dalga boyu ve parçacık boyutu için p11, P12, P22, P33, P34 ve P44 saçılma matris elemanlarının yanı sıra saçılma açılarını da içerecektir.Elde edilen saçılma matrisleri, tek saçılma Albedos ortalama ve 3,2 indeks ile bir güç yasası boyutu dağılımı üzerinde serbest yollar anlamına gelir. Vesta boyutunda bir hacim içinde bir kırılma indisi ile dağınık dağılımları kullanın. Giriş dosyasında, ortalama tek dağılım Albedos'u kullanın ve dahili dağılımcılar için ortalama serbest yol uzunluklarını kullanın.Daha sonra, x'in dalga boyu olduğu yerde gösterilen komutu uygulayarak siris4'u her dalga boyunda çalıştırın. Kod, iç dağınık dağılımları için girişi olarak ortalama saçılma matrislerini okur. Vesta'nın gözlemlediği spektrumları 0,55 mikron olarak 0,42327 geometrik Albedo değerine göre ölçeklendirin.17,4 dereceye ulaşmak için, ölçeklenmiş spektrumlara 0,491 faktörü uygulayın. Tüm dalga boyu aralığında hem modellenen hem de gözlenen spektrumları karşılaştırın. Git ile kaynak dosyaları indirerek başlayın ve indirilen dizin cd protocol4b içine dosyaları taşıyın.Ardından, bash compile.sh çalıştırarak gerekli tüm programları indirin ve derleyin. Hazır olduğunuzda, ortalama giriş saçılma matrisini ve genlik saçılma matrisini geçerli çalışma dizinine kopyalayın. Ardından, metin düzenleyicisi Nano'yu açın ve istenen parametreleri ayarlamak için PARAMS dosyasını değiştirin.Bash run.sh uygulayarak boru hattını çalıştırın. Sonra rtcb.out olarak geçici klasöre tam Mueller matris yazın. MATLAB'dan başlayın ve ortalama rutin powerlaw_ave çalıştırın.m Siris4 çözücüden koma faz fonksiyonları hesaplandıktan sonra indeks eksi üç güç yasası boyutu dağılımı üzerinde sonuçları ortalama. Beklenen rutin çıktılar pmatrix2'dir. içinde, Albedo ve ortalama ücretsiz yol.Daha sonra, Albedo çıktıları ve giriş içine ortalama ücretsiz yol sonuçları ayarlayın. dosyada. Boyutu bir milyara ayarlayın ve şekil için korelasyon işlevinin güç yasası dizini 2,5 olarak ayarlayın.Daha sonra çekirdek faz işlevini elde etmek için burada gösterilen komut satırını kullanarak Siris4 çalıştırın. Siris4 ile 100.000 agreganın saçılma özellikleri çözüldü ve ortalamalandı. Bu sonuçlar burada deneysel ölçümleri ve etkili ortam olmadan ek bir simülasyon gösteren çizilir.Parçacık dağılımı için her iki seçenek de farklı polarizasyon karakteristikleri ile sonuçlanmasına rağmen ölçülen faz fonksiyonuna bir eşleşme üretti. Bu farklılıklar, örnekteki parçacıkların altta yatan dağılımını belirlemek için kullanılabilir. En iyi seçenek, eşit parçacıklar yerine kesilmiş normal dağılımı kullanmaktır.Yalnızca normalleştirilmiş faz işlevleri kullanılırsa, iki dağılım ayırt edilemez sonuçlar verir. Depolarizasyon için, sayısal sonuçlar ölçülen eğriye benzer özelliklere sahiptir, ancak işlevler 10 derece geri saçılma yönüne kaydırılır. Polarizasyondaki farklılıklar, numunenin homojen modelden daha karmaşık bir yapıya sahip olduğunu göstermektedir.Ancak, agreganın gerçek yapısını almak için örnek karakterizasyonu için mevcut mikroskobik yöntemlerin ötesindedir. Burada fotometrik faz eğrisi, yoğun bir dolu yüksek Albedo regolith gölgeleme etkisini taklit büyüklüğüne doğrusal bağımlılık eşlik etmiştir. Model, gözlenen fotometrik ve polarimetrik faz eğrilerini başarıyla açıklar ve maksimum polarizasyon için gerçekçi bir tahmin sunar.Küçük parçacık popülasyonunun küçük kısmının faz eğrilerinin açıklamasını tamamlama yeteneğine sahip olması dikkat çekicidir. Bu denemeyi gerçekleştirirken, ultrasonik örnek levitation başarılı saçılma ölçümleri anahtarıdır. Hesaplamalı kısımda, parçacıkların orta içinde saçılma tutarsız tedavi esastır.Gelecekte, deneysel yöntemleri santimetre ve mikrometre ölçeklerine ulaşan daha büyük ve daha küçük numunelere genişletmeyi planlıyoruz. Şu anda mikroskoplarda tam ultrasonik örnek kontrolü kullanmak için yollar geliştiriyoruz. Bu ölçümlerde güçlü ultrason ve ışık kaynakları kullanıldığı için bu protokolü gerçekleştirirken gerekli önlemleri alın.

Research

JoVE Journal

Engineering

Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Biyolojik materyalden mekansal-ve Yönde-değişen ışık saçılımı Ölçme

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

Simulation of the Planetary Interior Differentiation Processes in the Laboratory

Planetary İçişleri Farklılaşma Simülasyon Laboratuvarı Süreçleri

A planetary interior is under high-pressure and high-temperature conditions and it has a layered structure. There are two important processes that led to ...

Real-Time DC-dynamic Biasing Method for Switching Time Improvement in Severely Underdamped Fringing-field Electrostatic MEMS Actuators

Real-Time DC-dinamik Öngerilimlenmesi Yöntem Ciddi Underdamped saçak-alanında Elektrostatik MEMS Eyleyiciler Zaman İyileştirme Anahtarlama

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input ...

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Tek plasmonik Nanoparçacığı gelen doğrusal olmayan Saçılma Ölçülmesi

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve<em&gt; In Situ</em&gt; Morfoloji Karakterizasyonu

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Free-form Light Actuators ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã¢â‚¬Â Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Serbest biçimli Işık Aktüatörler - Mikroskobik Ölçeğinde imalat ve çalıştırma Kontrolü

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Mikrosferik Whispering Galeri Modu Rezonatörler içinde Uyarılmış Stokes ve Antistokes Raman saçılması

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Işık saçılma Profiler (SLPS) Tabanlı Metodoloji İntraoküler Lenslerden İleri ve Geri Işık Saçılımını Kantitatif Olarak Değerlendirmek İçin Tarama

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...