学霸的模拟器系统: 第95章 乞丐版主动反馈光路(求收藏求追读求月票)
接下来的几天,林允宁彻底从集训队的集体生活中“蒸发”了。
白天的理论课,他会准时出现在最后一排的角落,但桌上摊开的不再是竞赛讲义,而是Do Carmo那本足以让数学系博士生都头皮发麻的《微分几何》。
曲线、曲面、高斯曲率......
这些抽象的数学概念,在他眼中,却是一个个构建“雅努斯计划”理论模型必不可少的零件。
他像一个孤独的剑客,在为一场即将到来的决战,一分一秒地打磨着自己的兵器。
宿舍里的其他三人,早已习惯了他这种神出鬼没的状态。
这天下午,林允宁啃完《微分几何》的最后一章,正准备进入模拟空间时,宿舍门“吱呀”一声被推开。
浓郁的肉香,冲散了书本的油墨味。
“大……………大神,你这......这看着跟网吧包宿三天没出来似的,眼......眼窝都陷下去了!”
杜德彪拎着一个塑料袋,从里面掏出油纸包着的黄桥烧饼,塞到他手里,“汉口路的黄桥烧饼,还热乎着,快...快吃!”
林允宁确实饿了,道了声谢,也不客气,撕开包装就咬了一大口。
酥脆的饼皮混合着肉香,瞬间激活了疲惫的味蕾。
“谢了,彪子。”
“客......客气啥。”
杜德彪嘿嘿一笑,随即一脸神秘地凑了过来,指了指对面的空床位,压低声音,“我看许......许嘉诚那小子压力也大,昨晚做梦喊......?的全是你的名字。”
林允宁差点没把嘴里的烧饼喷出来:
“咳......咳咳,你说什么?”
“真......真的!”
杜德彪一脸认真,“就喊”林允宁,你………………你不是人’、‘这………………这题也能这么解......翻来覆去就这两句,给......给我吓得一宿没睡好。”
林允宁无奈地摇了摇头,哭笑不得。
就在这时,他那台老旧的诺基亚手机响了。
“喂,孙师姐。”
“小学弟,你在哪儿呢?”
电话那头,孙婧的声音带着一丝压抑不住的兴奋,“李默订的那套低温电输运探针台,今天刚从美国空运过来!
“我约了今晚八点到凌晨三点的低温拉曼时间,你记得过来,别迟到。”
“好,师姐放心。”
林允宁挂了电话,心中愈发兴奋。
终于有机会,去验证他心目中那个大胆的猜想了。
他三两口解决掉手里的烧饼,跟杜德彪说了一声:
“彪子,今晚我不回来了,有个实验要做。”
跟着拿起衣服就走,准备先去研究一下那套低温电输运探针台的说明书。
杜德彪咬了一口冻梨,含糊着点了点头。
林允宁夜不归宿自习和做实验,已经是家常便饭了。
他有时候也搞不懂,大神究竟是什么时候睡觉的......
晚上八点,唐仲英楼,B207实验室。
实验台上,那台低温拉曼系统已经被拆开了外部的光路防护罩,露出了内部复杂的结构。
孙婧正戴着防静电手套,小心翼翼地用无水乙醇和镜头纸擦拭着一块分束镜。
“喏,东西都在这儿了。”
她指了指旁边一个装满了精密元件的防潮箱,“咱们今晚的任务,就是把这套微区激光加热系统,精确地耦合进现有的共聚焦光路里。说起来简单,做起来可麻烦了。”
林允宁打开防潮箱,里面躺着一排排崭新的光学元件,银色的镜架在灯下闪着光泽。
两人立刻进入了工作状态。
林允宁负责硬件搭建,孙婧负责软件调试。
两个多小时后。
当林允宁将最后一根光纤耦合器精准地对准,并用激光将两束不同波长的激光(一束532nm探测光,一束1064nm加热光)共轴地聚焦在样品表面的同一个微米级光斑上时,孙婧也完成了控制软件的初步设定。
然而,当他们按照林允宁设计的方案,用一束5mW的额外加热激光,精准地聚焦在样品一侧,试图制造一个微米尺度的可控温差时。
意想不到的麻烦出现了。
“不对,你看!”
孙婧指着实时信号监控界面,眉头紧锁,“信号在漂!”
屏幕上,代表着拉曼信号强度的曲线,在一个极小的范围内,进行着缓慢而无规律的漂移。
“是热漂移。”
林允宁立刻判断出了问题所在,“局部加热导致样品台和镜架发生了不均匀的热膨胀,整个光路都歪了。”
他看着屏幕上缓慢移动的信号峰,眉头也紧紧地锁了起来。
没想到一上来,就遇到这么棘手的问题。
他们要观测的,是微米尺度的界面,而热膨胀导致的漂移,同样是微米级。
这相当于,你要用一把不停晃动的尺子,去测量一根头发丝的直径。
“麻烦了………………”
孙婧的表情变得有些烦躁,“这套系统没有主动反馈光路,一旦漂了,只能等它自己冷却稳定下来。可我们一加热,它就漂......这不就成死循环了吗?”
林允宁没有立刻回答,只是静静地看着屏幕上那条漂移的曲线,指尖在实验台上无意识地敲击着。
“这破玩意儿,跟闹鬼似的。”
孙婧烦躁地抓了抓头发,靠在椅背上,“热胀冷缩,防不胜防。除非咱们能把整个样品台的温度都恒定下来,不然光斑肯定要跑。算了,今晚白干了,我看看能不能申请购买一个主动反馈光路系统。”
“等不了,而且主动反馈光路系统太贵了,学校不可能专门为了这个实验花那么多钱。”
林允宁摇了摇头,声音很轻,但很坚定。
半晌,他抬起头,指了指屏幕:
“师姐,咱们的思路错了。我们一直在想办法让样品台‘不动’,但这不可能。
“我们应该换个思路??如果样品台一定会动,那我们能不能让我们的‘尺子’,也跟着它一起动?”
“跟着动?怎么动?”
“在样品上,手动刻一个‘锚点。”
“你疯了?”
孙婧瞬间明白了林允宁的意图,“这是单晶衬底,应力很敏感,功率稍微大一点,整片样品就废了!而且你用什么追踪? CCD的像素精度够吗?”
“放心,”
林允宁回答得很冷静,“功率我算过,用纳秒脉冲,只烧蚀表面几个原子层,不会造成体损伤。追踪用软件自带的亚像素图像识别算法,写一个简单的脚本就行,精度能到0.1个像素,足够了。”
他说服了孙婧。深吸一口气,坐回操作台前,双手放在了键盘和鼠标上。
他先是在软件里将激光功率调至安全阈值以下,然后小心翼翼地移动样品台,将光斑挪到远离核心测量区域的一个边缘位置。
接着,他调出计算器,快速输入了几个参数,算出了一个纳秒级的脉冲时间和峰值功率。
做完了这些,林允宁才深吸一口气,在软件中将激光功率瞬间提到最大,同时用鼠标精准地在快门控制按钮上,完成了一次精确到毫秒的点击。
【心灵手巧 LV.1】的天赋,在此刻发挥到了极致。
“啪!”
一声极轻的脆响,伴随着屏幕上一闪而过的饱和白光。
操作完成。
他将功率调回正常,把光斑移回原位。
在显微镜的高倍视场下,样品原本光滑如镜的表面,多了一个几乎无法用肉眼分辨的黑色烧蚀点。
“你这是......”
孙婧瞬间明白了的意图,那双好看的凤眼之中,第一次露出了难以置信的震撼,“真在样品上刻了个锚点?!”
“对。”
林允宁点了点头,开始在控制软件里飞快地编写一段简单的追踪脚本,“现在,无论样品台怎么漂,软件都会以这个锚点为参照,实时修正探测光斑的位置,保证相对距离永远不变。
“这就算一个乞丐版的主动反馈光路吧。”
他按下回车键,脚本开始运行。
屏幕上,奇迹发生了。
那条之前四处漂移的光谱曲线,像是被一只无形的手按住,瞬间稳定了下来!
“妈呀......”
孙婧惊讶的不知如何是好。
她呆呆地看着那条稳如磐石的曲线,又看了看身边一脸平静的林允宁,叹了口气:
“你这脑子......到底怎么长的?这路子也太野了。”
她已经记不得这是第几次,自己被这个少年天马行空的思路惊到了。
“还行吧。”
林允宁随口应了一句,终于开始了第一次正式的数据采集。
有了稳定的信号,后续的步骤势如破竹。
十分钟后,第一条清晰的、信噪比极佳的非平衡态拉曼光谱,出现在屏幕上。
“成了!”
孙婧激动地一拍手,“看看斯托克斯峰和反斯托克斯峰的强度比,赶紧把温度算出来!”
林允宁点点头,将光标移动到那两个对称分布在零点两侧的信号峰上。
然而,当他读出数据,并代入玻色-爱因斯坦分布公式时,脸上的轻松表情,再次凝固了。
他盯着计算器上那个明显错误的数字,反复确认了几遍,最终摇了摇头。
“怎么了?”
孙婧凑了过来。
“咱们的‘温度计’失灵了。”
林允宁指着屏幕上那个微弱得几乎要被噪声淹没的反斯托克斯峰,声音因为疲惫而有些沙哑,“你看,在低温下,反斯托克斯散射的信号太弱了,信噪比不到3。用它来计算温度,误差至少在百分之五十以上,对咱们这个实
验来说没有意义。”
孙婧脸上的兴奋也瞬间褪去。
她当然知道这个原理。
在低温区,晶格中处于激发态的热声子数量呈指数级下降,反斯托克斯散射自然也就微弱得几乎无法探测。
“这......这怎么办?”
她虽然束手无策,但还是期待地看着林允宁,希望他能创造些奇迹。
“这没办法,物理极限。”
林允宁随口说了一句,并不显得如何沮丧。
他关掉了数据采集,靠在椅背上,长出了一口气,“我们得想个别的办法来测温度。”
就在这时,实验室的闹钟响了。
凌晨两点五十五分。
“时间到了。”
孙婧看了一眼时间,无奈地耸了耸肩,“楼下那帮搞生物的,预约了后半夜用。咱们得撤了。”
她一边收拾东西,一边看着还在对着屏幕发呆的林允宁,半是挑战半是玩笑地说道:
“我约了两天之后的低温拉曼时间,到时候你要是能想出个新‘温度计’来,师姐我请你吃早饭。怎么样?”
林允宁看了看孙婧,点了点头:
“好,一言为定。