Полум’я – провідник

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Полум’я, як і будь-яка плазма, це сильно іонізований газ. Якщо внести в нього електроди і подати струм, воно послужить непоганим провідником, і ланцюг замкнеться. А якщо просвітити вогонь ще й променем, тим більше променем лазера, то в цьому ланцюзі відбудеться стрибок струму. Світло, виявляється, підвищує іонізацію газу, що називають власне оптогальванічним ефектом.

Фізики вивчили всі види плазми та газів, де спостерігався цей ефект. А навіщо може знадобитися такий ефект у полум’ї? Насамперед — для аналізу складу речовини. Дослідники виявили та описали оптогальванічні спектри тридцяти двох хімічних елементів, включаючи водень, літій, бор, кисень, натрій, магній, алюміній, калій, кальцій та інші. Потім вони порівняли можливості цього методу з іншими, що застосовуються для подібних цілей, серед яких абсорбційний, емісійний, флуоресцентний зі звичайним світлом і лазером.

В результаті виявилося, що оптогальванічний метод не гірший за інших, а в ряді випадків і кращий. Так, наприклад, літій цим методом може бути визначений у речовині у нікчемній частці – одна тисячна нанограма на мілілітр газу. Нагадаємо, що нанограм – це мільярдна частка грама. Отже, літій був помічений при щільності всього сто тисяч штук атомів на кубічний сантиметр. Це межа чутливості, пов’язана з електричними шумами в полум’ї.

Вчені вважають, що підвищення інтересу до оптогальванічного ефекту, що почалося з появою лазерів, є закономірним. Цей метод може стати засобом регулювання параметрів самого лазера, знайде застосування в схемах охолодження плазми, а може, і виявиться корисним при поділі ізотопів.