Đọc văn bản sau và trả lời câu hỏi:

Chế tạo thành công thiết bị laze ứng dụng trong LIDAR đo nồng độ khí ô zôn dựa trên sáng chế được bảo hộ

      (1) Khí ô zôn cùng với khói, bụi  là  thành  phần  chính  làm  giảm  chất  lượng  không  khí. Đặc biệt tại các đô thị  lớn, các khu công nghiệp, đây là một  tác nhân chính gây ảnh hưởng đến  sức khỏe con người, sự sống còn của  các sinh vật, hiệu ứng nhà kính và  nhiều vấn đề khác. Vì thế việc xác  định nồng độ, sự phân bố của ô zôn  trong khí quyển là hết sức cần thiết,  nhất là ở lớp khí quyển thấp.

       (2)  Các  phương  tiện  theo  dõi  hiện  nay chủ yếu là bóng thám không với  đầu dò ô zôn điện hóa, máy bay, vệ  tinh và LIDAR. Trong đó, LIDAR là kỹ thuật đo đạc xa dùng bức xạ laze có  khả năng quan trắc các đặc trưng vật  lý của khí quyển theo không gian (xa  tới vài chục km) và thời gian (24/7).  Do vậy, để xác định nồng độ và sự phân bố của khí ô zôn, kỹ thuật đo  LIDAR vi sai (DIAL) đã được sử dụng  hiệu quả. Công cụ không thể thiếu  của kỹ thuật này là các laze có độ  đơn sắc cao, điều khiển được bước  sóng. Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là cần  phải có một hệ laze đơn sắc có thể  lựa chọn được bước sóng thích hợp  theo yêu cầu.  

       (3) Sáng chế số 10311 đề cập đến  thiết kế và cấu tạo của một máy phát  đơn xung laze có độ rộng phổ tới hạn  dựa trên nguyên tắc tổ hợp hai hiệu  ứng  phản  hồi  phân  bố  năng  lượng  và  dập  tắt  dao  động  trong  buồng  cộng hưởng. Điểm khác biệt  trong  sáng  chế  10311  là  sử  dụng  yếu  tố  phân  chia  chùm  bơm  bằng  một gương kép làm với nhau một góc  30 0 , nhờ vậy có thể phát laze với mọi  bước sóng bơm mà không cần thêm  bất cứ một cơ cấu nào khác ngoại trừ  việc tính toán bước sóng laze.

       (4) Để hiện thực hóa sáng chế thành  sản phẩm có khả năng áp dụng vào  đời sống, Viện Vật lý (Viện Hàn lâm  Khoa học và Công nghệ Việt Nam)  đã  đề  xuất  và  được  Bộ  Khoa  học  và Công nghệ phê duyệt thực hiện  dự án “Áp dụng sáng chế máy phát  laze màu phản hồi phân bố dập tắt  theo văn bằng bảo hộ số 10311 ngày  23/5/2012  ứng  dụng  trong  nghiên  cứu khoa học, đời sống và kiểm soát  ô  nhiễm”  (thuộc  Chương  trình  phát  triển tài sản trí tuệ giai đoạn 2016- 2020). Dự án được thực hiện trong 2  năm, với mục tiêu hiện thực hóa một  sáng  chế  công  nghệ  cao  trở  thành  sản phẩm có khả năng áp dụng vào  thực tiễn; ứng dụng thử nghiệm sản  phẩm được sản xuất theo sáng chế  vào kiểm soát ô nhiễm môi trường.

       (5) Sau  gần  2  năm  thực  hiện,  dự  án đã hoàn thành tốt các nội dung  đề ra như: thiết kế các chi tiết máy  của hệ đo trên cơ sở tính toán, hiệu  chỉnh  các  kích  thước  phù  hợp  theo  các thông số đưa ra trong sáng chế;  thử  nghiệm  mô  hình  thiết  bị  trong  phòng thí nghiệm; gia công các chi  tiết  máy;  lắp  ráp  các  chi  tiết  thành  phần, hoàn chỉnh đồng bộ đầu phát  và  bộ  khuếch  đại;  viết  phần  mềm  điều  khiển  lựa  chọn  bước  sóng  và  chạy thử trên hệ máy; khảo sát các  thông số laze, hiệu chỉnh laze... Trên  cơ sở đó, các nhà khoa học của Viện  Vật lý đã chế tạo thành công hệ máy  phát laze có độ đơn sắc cao (độ bán  rộng phổ  5 picô mét), có thể lựa bước  sóng  tùy  ý  trong  khoảng  560-610  nm, xung ngắn (độ bán rộng xung 12  picô giây), công suất xung đạt tới cỡ  megaoát, có thể nhân đôi tần số (tức  là chia đôi bước sóng) trong khoảng  280-305  nm  ứng  dụng  trong  quan  trắc  kiểm  soát  ô  nhiễm  môi  trường.  

       (6) Máy được vận hành theo nguyên  lý: khi bước sóng laze bơm nằm trong  vùng hấp thụ của chất màu được sử  dụng làm môi trường hoạt chất, hai  chùm bơm thành phần tạo thành hệ  cách  tử  động  theo  nguyên  lý  giao  thoa ánh sáng trên bề mặt môi trường  hoạt chất gây nên hiệu ứng laze. Khi  thay đổi hằng số cách tử bằng cách  thay đổi góc tạo vân giao thoa sẽ cho  phép lựa chọn bước sóng theo yêu  cầu. Các lựa chọn này có thể sử dụng  chương trình điều khiển trên máy tính  hoặc lựa chọn bằng tay. Kết quả thử  nghiệm ứng dụng hệ laze đã chế tạo  để đo đạc mức độ ô nhiễm khí ô zôn  tại khí quyển tầng thấp (dưới 3,5 km)  ở Hà Nội cho thấy, máy hoạt động ổn  định ở mức  ± 5% về thăng giáng năng  lượng,  0,005 ± 0,001  nm  về  độ  rộng  phổ, sai số về bước sóng đạt  ± 0,05  nm  với  chế  độ  hoạt  động  liên  tục.  Đặc biệt, phần mềm điều khiển lựa  chọn bước sóng được nhúng trong bộ  vi điều khiển vừa điều khiển trực tiếp  bằng bảng điều khiển trên mặt máy,  vừa có thể kết nối với máy tính rất  thuận tiện cho người sử dụng.

       (7) Theo  đánh  giá  của  các  chuyên  gia, hiệu quả khoa học của dự án là  rất rõ nét, khi lần đầu tiên Việt Nam  chế  tạo  được  một  thiết  bị  laze  ứng  dụng trong kiểm soát môi trường có  các  đặc  tính  đặc  biệt,  với  giá  thấp  hơn nhiều so với sản phẩm cùng loại  trên thị trường. Khả năng thương mại  hóa của sản phẩm cao do nhu cầu  sử  dụng  các  thiết  bị  đo  đạc,  đánh  giá  các  thông  số  môi  trường,  phục  vụ công tác quan trắc và kiểm soát ô  nhiễm môi trường ở nước ta hiện nay  là  rất  lớn.  Đặc  biệt,  sản  phẩm  của  dự án sử dụng phương pháp mới, áp  dụng trong thực tế sẽ mang lại nhiều  ưu điểm so với phương pháp truyền  thống như quan trắc liên tục hoặc bất  kỳ thời điểm theo yêu cầu, độ chính  xác  của  phương  pháp  đo  thông  số  môi trường cao, dễ dàng kiểm soát  các yếu tố gây ra sai số của phép đo,  thời gian đo ngắn...

       (8) Bên cạnh hiệu quả về mặt khoa  học, kinh tế và môi trường, việc chế  tạo thành công một thiết bị công nghệ  cao dựa trên một sáng chế của người  Việt đã góp phần đưa các tài sản trí  tuệ đóng góp vào quá trình phát triển  kinh tế - xã hội, đồng thời làm tiền  đề cho việc ứng dụng các sáng chế,  giải pháp hữu ích trong và ngoài nước  không được bảo hộ tại Việt Nam vào  sản xuất. Thành công của dự án một  lần nữa cho thấy sự đóng góp hiệu  quả của Chương trình phát triển tài  sản trí tuệ vào phục vụ đời sống và  sản xuất.

(Nguồn: “Chế tạo thành công thiết bị laze ứng dụng trong LIDAR đo nồng độ khí ô zôn dựa trên sáng chế được bảo hộ”, Nguyễn Văn Mạnh, Tạp chí Khoa học & Công nghệ Việt Nam, số 12, năm 2018)

Vệ  tinh và LIDAR có tác dụng gì trong đời sống?