రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కేల్క్యులేటర్ - ఆన్‌లైన్‌లో TPA కోఎఫిషియెంట్‌ను లెక్కించండి

రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ (TPA) అనేది నాన్‌లీనియర్ ఆప్టికల్ ప్రాసెస్ ఇది అణువులు ఒకేసారి రెండు ఫోటాన్లను అబ్సార్బ్ చేసి ఉన్నత శక్తి స్థితులకు చేరుకుంటాయి. మా ఉచిత రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కేల్క్యులేటర్ వెంటనే రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్ (β) ను తరంగదైర్ఘ్యం, తీవ్రత మరియు పుల్స్ వ్యవధి పరామితులను ఉపయోగించి లెక్కిస్తుంది, ఇది నాన్‌లీనియర్ ఆప్టిక్స్, రెండు-ఫోటాన్ మైక్రోస్కోపీ, మరియు ఫోటోడైనమిక్ థెరపీ అనువర్తనాలలో పరిశోధకులకు అవసరమైనది.

ఈ ఆధునిక కేల్క్యులేటర్ శాస్త్రీయ పరిశోధన మరియు పరిశ్రమలో లేజర్ పరామితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి కీలకమైన సంక్లిష్ట TPA కోఎఫిషియెంట్ లెక్కింపులను సులభతరం చేస్తుంది. మీరు ఆప్టికల్ స్టోరేజ్ సిస్టమ్స్‌ను డిజైన్ చేస్తున్నారా, కొత్త మైక్రోస్కోపీ సాంకేతికతలను అభివృద్ధి చేస్తున్నారా లేదా నాన్‌లీనియర్ ఆప్టికల్ పదార్థాలను అధ్యయనం చేస్తున్నారా, మా సాధనం కొన్ని సెకన్లలో ఖచ్చితమైన ఫలితాలను అందిస్తుంది.

రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ అంటే ఏమిటి మరియు కోఎఫిషియెంట్‌ను ఎందుకు లెక్కించాలి?

రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ అనేది క్వాంటమ్ మెకానికల్ ప్రాసెస్, ఇందులో ఒక పదార్థం ఒకేసారి రెండు ఫోటాన్లను అబ్సార్బ్ చేసి ఉత్సాహిత స్థితికి మారుతుంది. సాంప్రదాయ సింగిల్-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్‌తో పోలిస్తే, TPA క్వాడ్రాటిక్ తీవ్రత ఆధారితంగా ఉంటుంది, ఇది ఖచ్చితమైన అనువర్తనాల కోసం అసాధారణ స్థల నియంత్రణను అందిస్తుంది.

రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్ (β) ఈ నాన్‌లీనియర్ ప్రాసెస్‌లో ఒక పదార్థం యొక్క సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేస్తుంది. 1931లో నోబెల్ బహుమతి గ్రహీత మారియా గోపర్ట్-మాయర్ ద్వారా మొదటగా అంచనా వేయబడింది, రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ 1961లో లేజర్ సాంకేతికత దాని ప్రయోగాత్మక పరిశీలనను సాధ్యం చేసిన వరకు సిద్ధాంతాత్మకంగా ఉన్నది.

ఈ రోజు, TPA లెక్కింపులు క్రింది వాటికి ప్రాథమికంగా ఉన్నాయి:

• రెండు-ఫోటాన్ మైక్రోస్కోపీ ఆప్టిమైజేషన్
• ఫోటోడైనమిక్ థెరపీ చికిత్స ప్రణాళిక
• ఆప్టికల్ డేటా స్టోరేజ్ డిజైన్
• 3D మైక్రోఫ్యాబ్రికేషన్ ప్రాసెస్‌లు
• ఆప్టికల్ లిమిటింగ్ పరికరాల అభివృద్ధి

రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్ ఫార్ములా: TPAని ఎలా లెక్కించాలి

రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్ (β) ను క్రింది సరళమైన TPA ఫార్ములా ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు:

$\beta = K \times \frac{I \times \tau}{\lambda^2}$

ఎక్కడ:

• $\beta$ = రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్ (సెం/GW)
• $K$ = స్థిరాంకం (మా సరళీకృత మోడల్‌లో 1.5)
• $I$ = వచ్చిన కాంతి యొక్క తీవ్రత (W/cm²)
• $\tau$ = పుల్స్ వ్యవధి (ఫెమ్టోసెకండ్లు, fs)
• $\lambda$ = వచ్చిన కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం (నానోమీటర్లు, nm)

ఈ ఫార్ములా రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ యొక్క ముఖ్యమైన భౌతిక శాస్త్రాన్ని పట్టించుకునే సరళీకృత మోడల్‌ను సూచిస్తుంది. వాస్తవానికి, రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్ కూడా పదార్థ లక్షణాలు మరియు ప్రత్యేక ఇలెక్ట్రానిక్ మార్పిడి లపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అయితే, ఈ అంచనాతో అనేక ప్రాయోగిక అనువర్తనాల కోసం మంచి ప్రారంభ బిందువును అందిస్తుంది.

వేరియబుల్స్‌ను అర్థం చేసుకోవడం

1. తరంగదైర్ఘ్యం (λ): నానోమీటర్లలో (nm) కొలవబడుతుంది, ఇది వచ్చిన కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం. TPA సాధారణంగా 400-1200 nm మధ్య తరంగదైర్ఘ్యాలలో జరుగుతుంది, దీని సామర్థ్యం పొడవైన తరంగదైర్ఘ్యాలలో తగ్గుతుంది. కోఎఫిషియెంట్ తరంగదైర్ఘ్యంలో వ్యతిరేక చతురస్ర ఆధారితంగా ఉంటుంది.

2. తీవ్రత (I): W/cm²లో కొలవబడుతుంది, ఇది వచ్చిన కాంతి యొక్క యూనిట్ ప్రాంతానికి శక్తిని సూచిస్తుంది. TPAకి సాధారణంగా 10¹⁰ నుండి 10¹⁴ W/cm² మధ్య ఉన్న అధిక తీవ్రతలు అవసరం. కోఎఫిషియెంట్ తీవ్రతతో రేఖీయంగా పెరుగుతుంది.

3. పుల్స్ వ్యవధి (τ): ఫెమ్టోసెకండ్లలో (fs) కొలవబడుతుంది, ఇది కాంతి పుల్స్ యొక్క వ్యవధి. సాధారణ విలువలు 10 నుండి 1000 fs మధ్య ఉంటాయి. కోఎఫిషియెంట్ పుల్స్ వ్యవధితో రేఖీయంగా పెరుగుతుంది.

4. స్థిరాంకం (K): ఈ పరిమాణరహిత స్థిరాంకం (మా మోడల్‌లో 1.5) వివిధ పదార్థ లక్షణాలు మరియు యూనిట్ మార్పిడి కోసం ఖాతా ఇస్తుంది. మరింత వివరమైన మోడళ్లలో, ఇది పదార్థ-స్పష్టమైన పరామితులతో మార్చబడుతుంది.

రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్ కేల్క్యులేటర్‌ను ఎలా ఉపయోగించాలి: దశల వారీ మార్గదర్శకం

మా TPA కోఎఫిషియెంట్ కేల్క్యులేటర్ సంక్లిష్ట రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ లెక్కింపులను సులభతరం చేస్తుంది. మీ రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్ ను లెక్కించడానికి ఈ దశలను అనుసరించండి:

1. తరంగదైర్ఘ్యాన్ని నమోదు చేయండి: మీ వచ్చిన కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యాన్ని నానోమీటర్లలో (nm) నమోదు చేయండి. సాధారణ విలువలు 400 నుండి 1200 nm మధ్య ఉంటాయి.

2. తీవ్రతను నమోదు చేయండి: మీ కాంతి మూలం యొక్క తీవ్రతను W/cm²లో నమోదు చేయండి. మీరు శాస్త్రీయ నోటేషన్‌ను ఉపయోగించవచ్చు (ఉదా: 1e12 కోసం 10¹²).

3. పుల్స్ వ్యవధిని నమోదు చేయండి: ఫెమ్టోసెకండ్లలో (fs) పుల్స్ వ్యవధిని నమోదు చేయండి.

4. ఫలితాన్ని చూడండి: కేల్క్యులేటర్ వెంటనే సెం/GWలో రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్‌ను ప్రదర్శిస్తుంది.

5. ఫలితాన్ని కాపీ చేయండి: లెక్కించిన విలువను మీ క్లిప్‌బోర్డుకు కాపీ చేయడానికి "ఫలితాన్ని కాపీ చేయండి" బటన్‌ను ఉపయోగించండి.

కేల్క్యులేటర్ కూడా అందిస్తుంది:

• డైనమిక్ విజువలైజేషన్ ద్వారా దృశ్య ఫీడ్‌బ్యాక్
• సాధారణ పరిధుల వెలుపల విలువలకు హెచ్చరిక సందేశాలు
• ఫలితాన్ని ఎలా పొందినదీ వివరించే లెక్కింపు వివరాలు

ఇన్‌పుట్ ధృవీకరణ మరియు పరిమితులు

కేల్క్యులేటర్ ఖచ్చితమైన ఫలితాలను నిర్ధారించడానికి అనేక ధృవీకరణ తనిఖీలను నిర్వహిస్తుంది:

• అన్ని ఇన్‌పుట్‌లు సానుకూల సంఖ్యలు కావాలి
• సాధారణ పరిధుల వెలుపల విలువలకు హెచ్చరికలు ప్రదర్శించబడతాయి:
  • తరంగదైర్ఘ్యం: 400-1200 nm
  • తీవ్రత: 10¹⁰ నుండి 10¹⁴ W/cm²
  • పుల్స్ వ్యవధి: 10-1000 fs

ఈ పరిధుల వెలుపల విలువల కోసం కేల్క్యులేటర్ ఫలితాలను ఇంకా లెక్కించగలదు, అయితే సరళీకృత మోడల్ యొక్క ఖచ్చితత్వం తగ్గవచ్చు.

లెక్కింపు పద్ధతి

కేల్క్యులేటర్ రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్‌ను లెక్కించడానికి పై ఫార్ములాను ఉపయోగిస్తుంది. లెక్కింపు ప్రక్రియను దశల వారీగా విభజించండి:

1. అన్ని ఇన్‌పుట్ పరామితులను ధృవీకరించండి, అవి సానుకూల సంఖ్యలు కావాలి
2. W/cm² నుండి GW/cm²కి తీవ్రతను 10⁹తో భాగించండి
3. ఫార్ములాను వర్తించండి: β = K × (I × τ) / λ²
4. ఫలితాన్ని సెం/GWలో ప్రదర్శించండి

ఉదాహరణకు, తరంగదైర్ఘ్యం = 800 nm, తీవ్రత = 10¹² W/cm², మరియు పుల్స్ వ్యవధి = 100 fs:

• తీవ్రతను మార్చండి: 10¹² W/cm² ÷ 10⁹ = 10³ GW/cm²
• లెక్కించండి: β = 1.5 × (10³ × 100) ÷ (800)² = 1.5 × 10⁵ ÷ 640,000 = 0.234375 సెం/GW

రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ అనువర్తనాలు: పరిశోధన మరియు పరిశ్రమలో ఉపయోగాలు

రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్ శాస్త్రీయ పరిశోధన మరియు పరిశ్రమలో వివిధ TPA అనువర్తనాలలో పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి కీలకమైనది:

1. రెండు-ఫోటాన్ ఫ్లోరసెన్స్ మైక్రోస్కోపీ

రెండు-ఫోటాన్ మైక్రోస్కోపీ TPA ను ఉపయోగించి జీవ నమూనాల యొక్క అధిక-రిజల్యూషన్, మూడు-డైమెన్షనల్ ఇమేజింగ్‌ను సాధిస్తుంది. తీవ్రతపై క్వాడ్రాటిక్ ఆధారితంగా ఉత్సాహాన్ని కేంద్రీకరించడం సహజంగా జరుగుతుంది, ఇది అవుట్-ఆఫ్-ఫోకస్ ప్రాంతాలలో ఫోటోబ్లిచింగ్ మరియు ఫోటోటాక్సిసిటీని తగ్గిస్తుంది.

ఉదాహరణ: 800 nm వద్ద 100 fs పుల్స్‌తో Ti:Sapphire లేజర్‌ను ఉపయోగిస్తున్న పరిశోధకుడు, మెదడు కణజాలంలో ఇమేజింగ్ లోతును ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్‌ను లెక్కించాలి. తీవ్రత = 5×10¹² W/cm²తో మా కేల్క్యులేటర్‌ను ఉపయోగించి, వారు త్వరగా β = 1.17 సెం/GWని నిర్ణయించవచ్చు.

2. ఫోటోడైనమిక్ థెరపీ

రెండు-ఫోటాన్ ఉత్సాహం, కాంతి కాంతి కంటే ఎక్కువగా కణజాలంలో లోతుగా ఫోటోసెన్సిటైజర్లను ఖచ్చితంగా యాక్టివేట్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, ఇది కాంతి కాంతి కంటే ఎక్కువగా కణజాలంలో చొచ్చుకుంటుంది.

ఉదాహరణ: క్యాన్సర్ చికిత్స కోసం కొత్త ఫోటోసెన్సిటైజర్‌ను అభివృద్ధి చేస్తున్న వైద్య పరిశోధకుడు, దాని రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ లక్షణాలను అంచనా వేయాలి. మా కేల్క్యులేటర్‌ను ఉపయోగించి, వారు గరిష్ట చికిత్సా ప్రభావం కోసం కనీసం కాంతి కాంతి మరియు తీవ్రతను నిర్ణయించవచ్చు, చుట్టూ ఉన్న ఆరోగ్యకరమైన కణాలకు నష్టం తగ్గించవచ్చు.

3. ఆప్టికల్ డేటా స్టోరేజ్

TPA అధిక కాంద్రత మరియు ఎంపికతో మూడు-డైమెన్షనల్ ఆప్టికల్ డేటా స్టోరేజ్‌ను అనుమతిస్తుంది. ఫోటోసెన్సిటివ్ పదార్థం లోపల లేజర్ కాంతిని కేంద్రీకరించడం ద్వారా, డేటాను ప్రత్యేక మూడు-డైమెన్షనల్ సమన్వయాలలో రాయవచ్చు.

ఉదాహరణ: కొత్త ఆప్టికల్ స్టోరేజ్ మీడియం డిజైన్ చేస్తున్న ఇంజనీరుకు, నమ్మదగిన డేటా రాయడానికి అవసరమైన కనిష్ట లేజర్ శక్తిని నిర్ణయించడానికి రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్‌ను లెక్కించాలి, సమీప స్టోరేజ్ స్థలాల మధ్య క్రాస్‌టాక్‌ను నివారించాలి.

4. మైక్రోఫ్యాబ్రికేషన్ మరియు 3D ప్రింటింగ్

రెండు-ఫోటాన్ పాలిమరైజేషన్, వ్యత్యాస పరిమాణాల కంటే తక్కువ ఫీచర్ పరిమాణాలతో సంక్లిష్ట మూడు-డైమెన్షనల్ మైక్రోస్ట్రక్చర్లను సృష్టించడానికి అనుమతిస్తుంది.

ఉదాహరణ: 3D మైక్రోఫ్యాబ్రికేషన్ కోసం కొత్త ఫోటోపాలిమర్‌ను అభివృద్ధి చేస్తున్న పదార్థ శాస్త్రవేత్త, కావలసిన పాలిమరైజేషన్ సామర్థ్యం మరియు స్థలీయ పరిష్కారాన్ని సాధించడానికి ఆప్టిమల్ లేజర్ పరామితులను (తరంగదైర్ఘ్యం, తీవ్రత, పుల్స్ వ్యవధి) నిర్ణయించడానికి మా కేల్క్యులేటర్‌ను ఉపయోగిస్తారు.

5. ఆప్టికల్ లిమిటింగ్

అధిక రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్ ఉన్న పదార్థాలను అధిక-తీవ్రత లేజర్ పుల్స్ నుండి సున్నితమైన ఆప్టికల్ భాగాలను రక్షించడానికి ఆప్టికల్ లిమిటర్లుగా ఉపయోగించవచ్చు.

ఉదాహరణ: పైలట్ల కోసం రక్షణ కళ్లద్దులను డిజైన్ చేస్తున్న రక్షణ కాంట్రాక్టర్, లేజర్ ముప్పుల నుండి ఆప్టిమల్ రక్షణను అందించే పదార్థాలను గుర్తించడానికి వివిధ పదార్థాల రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ కోఎఫిషియెంట్‌ను లెక్కించాలి, సాధారణ పరిస్థితుల్లో మంచి దృశ్యాన్ని కాపాడాలి.

రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్‌కు ప్రత్యామ్నాయ నాన్‌లీనియర్ ఆప్టికల్ సాంకేతికతలు

రెండు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్ అనేక అనువర్తనాలలో ఉత్తమంగా ఉన్నప్పటికీ, ఇతర నాన్‌లీనియర్ ఆప్టికల్ ప్రాసెస్‌లు ప్రత్యేక TPA కోఎఫిషియెంట్ లక్షణాలను అవసరమైన ప్రత్యేక సందర్భాల కోసం ఉత్తమంగా ఉండవచ్చు:

1. మూడు-ఫోటాన్ అబ్సార్ప్షన్: ఇంకా ఎక్కువ స్థల కేంద్రీకరణ మరియు లోతైన చొచ్చుకు అనుమతిస్తుంది, కానీ అధిక తీవ్రతలను అవసరమవుతుంది.

2. రెండవ హార్మోనిక్ జనరేషన్ (SHG): ఒకే తరంగదైర్ఘ్యం కలిగిన రెండు ఫోటాన్లను రెండు రెట్లు ఉన్న తరంగదైర్ఘ్యం కలిగిన ఒకే ఫోటాన్లోకి మార్చుతుంది, ఇది తరంగదైర్ఘ్య మార్పిడి మరియు కాలజన్య మరియు ఇతర నాన్-సెంట్రోసిమెట్రిక్ నిర్మాణాలను ఇమేజ్ చేయడానికి ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది.

3. ఉద్దీపన రామన్ స్కాటరింగ్ (SRS): కంపౌండ్ మోడ్స్ ఆధారంగా లేబుల్-ఫ్రీ రసాయన కాంట్రాస్ట్‌ను అందిస్తుంది, ఇది లిపిడ్స్ మరియు ఇతర బయోమాలిక్యూల్స్‌ను ఇమ