Optoelektroniczne metody detekcji gazów

• Autorzy: Bielecki Z. , Wojtas J. , Brudnowski M.

Warianty tytułu

EN

Optoelectronic gas detections methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono optoelektroniczne metody wykrywania gazów. Szczególną uwagę zwrócono na technikę CRDS (ang. Cavity Ring Down Spectroscopy), którą zastosowano do detekcji NO₂. Czułość tej metody umożliwia pomiary śladowych ilości gazu, nawet o koncentracji rzędu kilku ppb. W pracy przeprowadzono analizy teoretyczne dotyczące wpływu wybranych czynników konstrukcyjnych na czułość metody CRDS. Opracowano unikatowe stanowisko badawcze, w którym zastosowano wnękę optyczną wyposażoną w zwierciadła sferyczne o dużym współczynniku odbicia, półprzewodnikowy laser impulsowy (414 nm) oraz fotopowielacz współpracujący ze wzmacniaczem fazoczułym i z oscyloskopem cyfrowym.

EN

The paper presents optoelectronic methods of gas detection. Particular attention was given to Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS) technique with blue laser diodes-based system for nitrogen dioxide (NO₂) detection. The sensitivity of this method allows to measure trace level of gas concetrations, even at ppb level. Theoretical analyses concerning influance of selected factors on sensitivity of CRDS method were conducted. A unique experimental setup was constructed. The setup includs the resonance optical cavity, which is equipped with spherical and high reflectance mirrors, the pulsed diode laser (414 nm) and photomultliplier wihch is connected to the digital oscilloscope and the lock-in.

Słowa kluczowe

PL

detekcja gazów; urządzenia optoelektroniczne; czujniki optoelektroniczne; pomiar stężenia gazu

EN

gas detection; optoelectronic devices; opotelectronic sensors; gas concentration measurement

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 55, nr 2
• Strony: 37--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr.

Twórcy

autor

Bielecki Z.

autor

Wojtas J.

autor

Brudnowski M.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Techniki Wojskowej, Instytut Optoelektroniki, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] M. W. Sigrist, Introduction to environmental sensing. In Chemical Analysis, (Winefordner J. D., Ed.), Vol. 127, Chapter 1, John Wiley & Sons, Inc., New York 1994.
• [2] H. Inaba, Detection of atoms and molecules by Raman scattering and resonance fluorescence. In Laser monitoring of the atmosphere, (Hinkley E. D., Ed.), Top. Appl. Phys. Vol. 14, Chapter 5. Springer-Verlag, Berlin 1976.
• [3] Y. S. Cheng, E. B. Barr, B. J. Fan, P. J. Hargis, D. J. Rader, T. J. O'Hern, J. R. Torczynski, G. C. Tisone, B. L. Preparnau, S. A. Young, R. J. Radloff, Detection of Bioaerosols Using Multiwavelength UV Fluorescence Spectroscopy, Aerosol Science and Technology 30, 1999, pp. 186-201.
• [4] M. Kwaśny, Z. Mierczyk, Laser fluorescence spectrometers for medical diagnosis, Proc. SPIE, Vol. 4238, 2000, pp. 69-79.
• [5] E. W. Chappelle, F. M. Wood, W W. Newcomb, J. E. McMurtrey, Laser induced fluore scence of green plants. 3. LIF Spectral studies of five plant types, Appl. Opt. 24, 1985, pp. 74-80.
• [6] E. D. Hinkley, Laser monitoring of the atmosphere, Top. Appl. Phys., Vol. 14, Springer-Verlag, Berlin 1976.
• [7] INNOVA: Photoacoustic Multi-gas Monitor, Air Tech. Instruments. Product data, 1312, 2002.
• [8] http://www.innova.dk
• [9] H. Shimizh, Y Sasano, H. Nakane, N. Sugimoto, I. Matusi, N. Takeuchi, Large scale laser radar for measuring aerosol distribution over a wide area, Appl. Opt. 24, 1985, pp. 617-626.
• [10] A. Ansmann, M. Riebesell, U. Wandinger, C. Weitkamp, E. Vass, W. Lahmann, M. Michaelis, Combined Raman elastic back scatter LIDAR for vertical profiling of moisture, aerosol extinction, backscatter, and LIDAR ratio, Appl. Phys. B55, 1992, pp. 18-28.
• [11] J. M. Herbelin, J. A. McKay, M. A. Kwok, R. H. Uenten, D. S. Urevig, D. J. Spencer, D. J. Benard, Sensitive measurement of photon lifetime and true reflectances in an optical cavity by a phase-shift method, Appl. Optics. 19, 1980, s. 144-147.
• [12] J. H. Herbelin., J. A. McKay, Development of laser mirrors of very high reflectivity using the cavity - attenuated phase - shift method, Appl. Optics vol. 19, No 19, 1981, s. 3341-3344.
• [13] D. Z. Anderson, J. C. Frisch, C. S. Masser, Mirror reflectometer based on optical cavity decay time, Appl. Optics 23, 1984, s. 1238.
• [14] O'Keefe, D. A. G. Deacon, Cavity ring-down optical spectrometer for absorption measurements using pulsed laser sources, Rev. Sci. Instrum., Vol. 59, No 12, 1988, s. 2544-2551.
• [15] Z. Bielecki, A. Rogalski, Detekcja sygnałów optycznych, WNT, Warszawa 2001.