Układ detekcji metanu z laserem kaskadowym oraz komórką wielokrotnych przejść

• Autorzy: Miczuga M. , Głogowski P. , Kubicki J. , Kopczyński K. , Kwaśny M.

Warianty tytułu

FR

Quantum cascade laser, multipass cell instrument design for methane detection

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono budowę oraz zasadę działania optoelektronicznego układu przeznaczonego do detekcji śladowych ilości metanu (na poziomie ppm oraz sub-ppm). Podstawowymi elementami układu są komórka wielokrotnych przejść (komórka White’a) oraz laser kaskadowy QCL. W trakcie badań wykorzystano laser kaskadowy emitujący promieniowanie o długości fali 7,85 µm. Zastosowanie laserów kaskadowych umożliwia dopasowanie parametrów emitowanego promieniowania laserowego do widma absorpcji metanu. W artykule przedstawiono także podstawowe charakterystyki kalibracyjne układu, wpływ stężenia, temperatury oraz ciśnienia gazu na mierzone wartości transmisji promieniowania przez próbkę. Dzięki wysokiej czułości, selektywności oraz stabilności pracy układy detekcji metanu zbudowane na bazie laserów kaskadowych mogą znaleźć zastosowanie w ochronie środowiska, diagnostyce medycznej oraz systemach ostrzegania w kopalniach.

EN

The article presents construction and principle of operation of the optoelectronic system for methane detection at low gas concentrations (at level of ppm and sub-ppm). Designed instrument is based on quantum cascade laser QCL (wavelength 7,85 µm) and multipass cell (White cell configuration). Quantum cascade lasers enables adjust parameters of laser radiation to absorption spectrum of measured gas (methane). Main calibration characteristics of the instrument including: effects of concentration, temperature and pressure of methane on transmission of laser radiation trough the sample was presented. Instrument based on QC Lasers because of its high responsivity, selectivity and stability can find application in medicinal diagnosis, nature conservation and mining safety systems.

Słowa kluczowe

PL

laserowa spektroskopia absorpcyjna; laser kaskadowy; detekcja metanu; spektroskopia w podczerwieni; optoelektronika

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2010
• Tom: Z. 245
• Strony: 139--152
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Miczuga M.

autor

Głogowski P.

autor

Kubicki J.

autor

Kopczyński K.

autor

Kwaśny M.

• Instytut Optoelektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego,

Bibliografia

• 1. V. C. Coffey: Spectroscopy: Quantum-cascade-laser spectrometer measures gases in atmosphere, Laser Focus World Vol. 45 Issue 2009.
• 2. P. De Natale, G. De Natale, G. Gagliardi, L. Gianfrani, A. S. D. Rocco: Nowel laser-based techniques for monitoring od wolcanoes, Annals Of Geophysics, Vol. 48 No. 4/5, pp.767- 773, 2005.
• 3. G. Duxbury, N. Langford: Quantum Cascade Lasers bring sensitivity and speed to infrared gas sensing, Spectroscopy Europe, Vol. 18, No. 5, pp.18-23, 2006.
• 4. T. Harman, F. Tittel, R. Curl, J. Graf, A. Kosterev: Novel Trace Gas Detection Techniques With Quantum-Cascade Lasers,24-Y1999-2000-ISSO*UHCL/UH
• 5. A. Kosterev, G. Wysocki, Y. Bakhirkin, S. So, R. Lewicki, M. Fraser, F. Tittel, R. F. Curl: Application of quantum cascade Lasers to trace gas analysis, Applied Physics B, No.90 pp. 165-176, 2008.
• 6. A. Kosterev, G. Wysocki, Y. Bakhirkin, S. So, R. Lewicki, M. Fraser, F. Tittel, R. F. Curl: Application of quantum cascade lasers to trace gas analysis, Applied Physics B 90 pp.165- 176, 2008.
• 7. P. Kroon, A. Hensen, J. Jonker, M. Zahniser, W. van’t Veen, A. Vermeulen: Suitability of quantum cascade laser spectroscopy for CH4 and N2O eddy covariance flux measurements, Biosciences, Vol. 4, pp. 715-728, 2007.
• 8. O. Malis, C. Gmachl, D. L. Sivco, L. N. Pfeiffer, A. M. Serdent, K. W. West: The Quantum Cascade Laser: A Versatile High-Power Semiconductor Laser for Mid-Infrared Applications, Bell Labs Technical Journal No. 10 pp.199-214, 2005.
• 9. L. A. Peach: Environmental Monitoring Laser Focus World Vol. 45 Issue 2009.
• 10. Portal gornictwo.wnp.pl, Metan w kopalniach, PAP, 06-06-2008.
• 11. Rozporządzenie MSWiA z dnia 14 czerwca 2002 r. w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych (Dz.U. z 2002r. nr 94 poz. 841).
• 12. G. Wysocki: Quantum Cascade Lasers- recent advances and future directions, 2’nd International Workshop: Remote Sensing of Emissions, Materiały konferencyjne, 2008.
• 13. Wyższy Urząd Górniczy, Stan bezpieczeństwa i higieny pracy w 2008 roku.