Wyniki 1-10 spośród 27 dla zapytania: authorDesc:"JACEK WOJTAS"

Analiza stosunku mocy sygnału do mocy szumu czujnika NO2

Czytaj za darmo! »

W Instytucie Optoelektroniki WAT opracowano optoelektroniczny czujnik dwutlenku azotu (NO2) o czułości wynoszącej 0,2 ppb. Zastosowano w nim technikę CEAS (ang.: Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy), która jest modyfikacją metody CRDS (ang.: Cavity ring Down Spectroscopy) polegającą na pozaosiowym sprzężeniu lasera i wnęki optycznej. W metodzie tej impuls światła zostaje wprowadzony do w[...]

Wielospektralny optoelektroniczny czujnik niebezpiecznych gazów

Czytaj za darmo! »

W ciągu ostatnich kilku dekad opracowano wiele różnych metod monitoringu atmosfery. Związane jest to zarówno z postępem w dziedzinie nowych technologii, jak i z ogólnoświatowym dążeniem do ograniczenia emisji niebezpiecznych gazów do atmosfery. Do jednych z najczulszych metod detekcji gazów należy spektroskopia strat we wnęce optycznej CRDS (ang. Cavity Ring-Down Spectroscopy). Zasada działania tej metody została opisana we wcześniejszych publikacjach [1,2]. Główną wadą tej metody jest bardzo duża wrażliwość układu optomechanicznego na niestabilności mechaniczne. W przypadku, gdy częstość lasera jest dopasowana do modu wnęki, następuje bardzo wydajne magazynowanie światła. Natomiast drobne fluktuacje częstości własnych wnęki, spowodowane np. zmianą jej długości w skutek drgań[...]

Zastosowanie laserów kaskadowych w układach do detekcji śladowych ilości gazów DOI:10.15199/ELE-2014-192


  Wykrywanie śladowych ilości gazów metodami optoelektronicznymi należy do ważnych kierunków rozwoju detekcji sygnałów optycznych. Przez wiele lat do wykrywania śladowych stężeń gazów były stosowane metody chromatografii gazowej, spektrometrii masowej i spektrometrii fluorescencyjnej [1]. Pomimo szeregu zalet tych metod, ich możliwości pomiarowe są ograniczone. W wielu laboratoriach na świecie prowadzone są badania w zakresie opracowania nowych wysokoczułych metod pomiarowych w celu uzyskania informacji na temat zawartości śladowych ilości materii. Dotyczy to zarówno medycyny, ochrony środowiska, jak i zastosowań specjalnych. Szanse taką stwarzają optyczne metody spektroskopowe, w których do pomiaru współczynnika absorpcji gazów stosuje się lasery. Mają one ogromne możliwości w zakresie wykrywania i monitorowania składników w fazie gazowej, zarówno w miejscu pobrania próbki (tzw. in situ), jak i w sposób zdalny (tzw. stand off). Charakteryzują się one dużą czułością, selektywnością, oraz są nieinwazyjne. Podstawową ideą spektroskopii jest wykorzystanie oddziaływań fal elektromagnetycznych z cząsteczkami związków chemicznych. Jeżeli za kryterium podziału metod spektroskopowych przyjmiemy długość fali, wówczas możemy wyróżnić spektroskopię absorpcyjną w ultrafiolecie UV i w zakresie widzialnym VIS, oraz spektroskopię w podczerwieni IR. Spektroskopia UV-VIS stosowana jest do badania przejść elektronowych, natomiast spektroskopia w podczerwieni do badania przejść między poziomami oscylacyjno-rotacyjnymi molekuł. Obecnie w zakresie podczerwieni są stosowane lasery kaskadowe (ang. Quantum Cascade Laser - QCL). Dzięki rozwojowi technologii tych laserów możliwe stało się opracowanie wielu mobilnych wysokoczułych systemów sensorowych. Układy spektroskopii laserowej do detekcji śladowych ilości gazów W absorpcyjnych metodach detekcji gazów stosuje się źródło promieniowania oraz wysokoczuły układ detekcyjny odbierający promieniowanie [...]

Kształtowanie wiązki kwantowego lasera kaskadowego w laserowej spektroskopii absorpcyjnej z modulacją długości fali DOI:10.15199/13.2015.10.20


  Pomiary stężenia gazów są bardzo istotne w wielu zastosowaniach, takich jak monitorowanie zanieczyszczeń gazowych środowiska, kontrola i analiza procesów przemysłowych, wykrywanie toksycznych i palnych gazów czy ładunków wybuchowych. Przykładowo sensory śladowych stężeń gazów o wysokiej rozdzielczości i czułości są wykorzystywane do monitorowania gazów cieplarnianych w atmosferze, do pomiaru stężeń gazów w oddechu ludzkim będących biomarkerami poważnych chorób jak np. tlenku azotu, etanu, amoniaku. Techniki oparte na laserowej spektroskopii absorpcyjnej (LAS) w porównaniu z innymi metodami detekcji śladowych stężeń gazów mają dużo krótszy czas odpowiedzi (często poniżej 1s). Ponadto szerokość widma promieniowania laserowego mieści się w granicach 10-4-10-5 cm-1, co pozwala na oddzielenie pojedynczych linii absorpcyjnych charakterystycznych dla określonych substancji. Długość fali promieniowania emitowanego przez dostępne lasery półprzewodnikowe może być przestrajana, dzięki czemu możliwa staje się implementacja technik spektroskopowych z modulacją długości fali (ang.: Wavelength Modulation Spectroscopy - WMS), które w porównaniu z absorpcją bezpośrednią (ang. Direct Absorption - DA) dają możliwość poprawy stosunku mocy sygnału do mocy szumu (S/N) nawet o trzy rzędy wielkości [1]. Granica wykrywalności sensorów wykorzystujących LAS zależy od takich parametrów jak: intensywność linii absorpcyjnej, moc promieniowania jednoczęstotliwościowego (tłumien[...]

Optoelektroniczne systemy detekcji materiałów wybuchowych

Czytaj za darmo! »

Amatorskie ładunki wybuchowe lub bomby domowej roboty są obecnie ulubioną bronią terrorystów. Podczas ataków terrorystycznych przysparzają one najwięcej ofiar wśród personelu sojuszniczych sił zbrojnych oraz ludności cywilnej. Broń ta jest rozmieszczana i detonowana za pomocą szerokiej gamy środków technicznych. Najczęściej występuje w formie bomb zamontowanych w samochodach, bomb przydrożny[...]

Głowica detekcyjna z układem całkowania synchronicznego

Czytaj za darmo! »

Detekcja sygnałów optycznych jest istotnym zagadnieniem w wielu dziedzinach nauki, techniki, jak również życia codziennego. Rozwój technologii oraz wzrost wymagań stawianych przez użytkowników powoduje konieczność opracowania nowoczesnych, wysokoczułych metod i systemów detekcyjnych. Najczęściej metody te są dzielone na dwie zasadnicze grupy tzn. bezpośrednie i zaawansowane. Na rys. 1 przeds[...]

Dwukanałowy sterownik impulsowych diod laserowych o krótkim czasie trwania impulsów


  Liczba zastosowań laserów półprzewodnikowych we współczesnej nauce i technice jest niesłychanie szeroka. Oprócz klasycznych technik obróbczych i medycznych, wymagających wykorzystywania laserów o relatywnie wysokich mocach, bardzo często wykorzystywane są impulsy laserowe o wąskim spektrum falowym. Impulsowe lasery półprzewodnikowe wykorzystywane są między innymi do budowy nowych przyrządów pomiarowych, w aplikacjach komunikacyjnych, medycznych oraz wojskowych. W artykule zaprezentowano uniwersalny sterownik do impulsowych diod laserowych, opracowany z Zespole Elektrotermii Politechniki Warszawskiej w kooperacji z Wojskową Akademią Techniczną. Sterownik umożliwia niezależne sterowanie dwoma diodami laserowymi. Generowane impulsy charakteryzują się krótkimi czasami trwania (minimalny czas 50 ns) oraz wysoką powtarzalnością, dzięki czemu możliwe było wykorzystanie sterownika w wielospektralnym optoelektronicznym czujniku gazu, w którym wykorzystano spektroskopię strat we wnęce optycznej typu CEAS (ang. Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy). Metoda ta została opracowana w 1998 roku przez Engel’a i należy do jednych z najczulszych absorpcyjnych metod spektroskopii laserowej. Dzięki wielokrotnym odbiciom impulsów laserowych wewnątrz specjalnie skonstruowanej wnęce optycznej uzyskuje się zwiększenie drogi optycznej, a tym samym czułości. Sterownik laserów umożliwia odpowiednie wysterowanie dwóch laserów, których impulsy wprowadzane są naprzemiennie do wnęki optycznej. Dzięki temu uzyskano możliwość badania oddziaływania badanego gazu z promieniowaniem laserowym o dwóch długościach fali jednocześnie. Charakterystyka układu Prezentowany sterownik przeznaczony jest do zasilania diod laserowych o znamionowych prądach roboczych rzędu 1 A. Podstawową częścią urządzenia jest cyfrowy układ wyzwalania, zinte[...]

Sterowanie kwantowymi laserami kaskadowymi w aspekcie zastosowań spektroskopowych

Czytaj za darmo! »

Przedstawiono możliwości zastosowania laserowej spektroskopii absorpcyjnej w diagnostyce medycznej. Omówiono różne techniki wykrywania markerów chorobowych w wydychanym przez człowieka powietrzu. W zasadniczej części pracy przedstawiono techniki przestrajania widma promieniowania laserowego oraz zaproponowano układy sterowania pracą kwantowych laserów kaskadowych dedykowanych do omawianych aplikacji. Abstract. The paper presents the possibility of using laser absorption spectroscopy in medical diagnostics. Some detection techniques of disease markers existed in exhaled air are described. There is also discussed performance of quantum cascade lasers (QCL’s) in view of their applications in infrared spectroscopy. In the main part the work, some methods of QCL’s spectral tuning are analyzed. In summary, preliminary test results of the special QCL driving system for the wavelength tuning are discussed. (Quantum cascade lasers driving in optical spectroscopy). Słowa kluczowe: laserowa spektroskopia absorpcyjna, sterownik laserowy, kwantowy laser kaskadowy, diagnostyka medyczna Keywords: laser absorption spectroscopy, laser driver, quantum cascade lasers, medical diagnostics Wstęp Analiza powietrza wydychanego przez człowieka staje się jedną z najbardziej rozwijanych metod nieinwazyjnego diagnozowania stanu jego zdrowia. W powietrzu tym znajdują się tysiące molekuł tworzących mieszaninę gazów (np. NO, CO2, CO), lotnych związków organicznych (izopren, etan, pentan, aceton) oraz wiele innych substancji nielotnych [1]. Związki te mogą mieć pochodzenie zarówno egzogenne jak i endogenne, a dokładna ich analiza może umożliwić określenie sygnatur procesów zachodzących w ciele ludzkim. W porównaniu z innymi metodami badań medycznych, analiza oddechu może zapewnić bezpieczeństwo i spokój pacjentom podczas diagnozowania. Ma to szczególne znaczenie w trakcie długotrwałego leczenia, które wymaga codziennego monitorowania stanu zdrowia [2[...]

Układy sterowania laserami kaskadowymi

Czytaj za darmo! »

W pracy przedstawiono układy sterowania laserami kaskadowymi (quantum cascade lasers - QCL) pod kątem ich zastosowania w dwóch technikach; spektroskopii strat we wnęce optycznej oraz spektroskopii wieloprzejściowej. W trakcie projektowania tych sterowników, szczególną uwagę zwrócono zarówno na parametry czasowo-energetyczne wytwarzanych sygnałów, oraz na możliwości zastosowania dwóch technik przestrajania promieniowania laserowego tzn. wewnątrzimpulsowej lub międzyimpulsowej. Przeprowadzono również wstępne badania, które umożliwiły określenie właściwości tych układów oraz dały podstawę do opracowania kompaktowych sterowników laserów QCL. Abstract. Quantum cascade laser drivers for absorption spectroscopy - the paper presents the fundamental aspects of optical spectroscopy using quantum cascade lasers. Two driving systems were described in terms of both QCL research and QCL applications in cavity ring down and multipass techniques. During drivers designing, the particular attention was given not only to energy-time parameters range (power, frequency, pulse duration, rise time). There were also adapted so-called spectral tuning techniques, i.e. intrapulse or interpulse wavelength modulation. Preliminary studies gave the possibility to determine the properties of designed drivers. (Quantum cascade laser drivers for absorption spectroscopy). Słowa kluczowe: spektroskopia laserowa, kwantowe lasery kaskadowe, analiza gazów, sterownik lasera. Keywords: laser absorption spectroscopy, quantum cascade lasers, gases analysis, laser driver. Wprowadzenie Spektroskopia laserowa z zakresu podczerwieni jest skutecznym narzędziem do detekcji oraz identyfikacji śladowych ilości substancji gazowych [1]. Sensory, w których stosowana jest powyższa technika, umożliwiają uzyskanie progu czułości rzędu ppb (ang. part per billion), a w niektórych przypadkach nawet ppt (ang. part per trillion). Duża czułość tych sensorów jest osiągana dzięki absorpcji promieniow[...]

Projekt optoelektronicznego systemu do wykrywania biomarkerów w oddechu

Czytaj za darmo! »

W artykule przedstawiono opis projektu systemu, który będzie umożliwiał wczesną diagnozę chorób na podstawie analizy oddechu człowieka. W ramach podjętych prac opracowany zostanie demonstrator optoelektronicznych sensorów do wykrywania lotnych markerów chorobowych. Będą w nim zastosowane wysokoczułe techniki spektroskopii laserowej takie jak spektroskopia w komórkach wieloprzejściowych (SWP) oraz spektroskopia strat we wnęce optycznej (SSWO). Zaproponowane metody detekcji mogą być zastosowane w diagnostyce medycznej, nawet w screeningu chorób, do oceny skuteczności leczenia, do monitorowania gazów egzogennych (emisji bakteryjnych lub trucizn) i w analizie gazów metabolicznych, we wczesnym wykrywaniu wznowy (ponowny wzrost stężenia cząstek), do późnego wykrywania wznowy - nawrotu choroby, lub do analizy skuteczności leków. Abstract. Optoelectronic system designed to biomarkers detection - the paper presents a design of the system, which provides early diagnosis of diseases based on the analysis of human breath. The goal of the undertaken work is to develope the optoelectronic system for the detection of volatile disease markers. In this design, there are used highly sensitive laser spectroscopy techniques such as multipass spectroscopy and cavity ring-down spectroscopy. The proposed detection method can be used in medical diagnosis, even in the diseases screening, to evaluate the effectiveness of treatment, to the exogenous gases monitoring (bacterial emissions or toxins), to analyze metabolic gases, to detect disease recurrence (re-increase in the concentration of particles), and to analyze the medicines efficacy. (Optoelectronic system designed to biomarkers detection). Słowa kluczowe: CEAS, CRDS, optoelektroniczne sensory, spektroskopia absorpcyjna, wykrywanie biomarkerów, analiza oddechu. Keywords: CEAS, CRDS, optoelectronic sensors, absorption spectroscopy, detection of biomarkers, breath analysis. Wstęp Jedną z podstawowych przyczyn ś[...]

 Strona 1  Następna strona »