Detection of petroleum products using optical coherence tomography

• Autorzy: Kamińska Aleksandra M. , Pluciński Jerzy

Identyfikatory

DOI

10.32016/1.73.05

Warianty tytułu

PL

Wykrywanie produktów naftowych za pomocą optycznej tomografii koherencji

• Konferencja: Zastosowanie komputerów w nauce i technice 2021. Cykl seminariów zorganizowanych przez PTETiS, Oddział w Gdańsku (XXXI ; 2021 ; Gdańsk ; Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, we present a novel method developed for the analysis of the properties of thin layers for detecting petroleum products on a water surface using a commercially available optical coherence tomography (OCT) system. The spectral density analysis of the signal from a spectroscopic OCT (S-OCT) enables us to perform the precision calculation of the thin layer thickness and other properties like homogeneity, and dispersion, even if layer thickness is smaller than the coherence length of light from the used broadband light source. Mathematical modeling has been confirmed by measurements. The experiment with thin oil films on the surface of the water was conducted. The obtained results indicate that it is possible to measure the thickness of the petroleum product layers on the surface of the water smaller than 1 μm with 10 nm resolution.

PL

W pracy przedstawiono nowatorską metodę analizy właściwości cienkich warstw przy użyciu standardowych dostępnych na rynku systemów optycznej tomografii koherentnej (ang. optical coherence tomography – OCT) na potrzeby wykrywania produktów naftowych na powierzchni wody. Analiza gęstości widmowej mocy sygnału pochodzącego z systemu OCT z detekcją spektroskopową (ang. spectroscopic OCT – S-OCT) pozwala na dokładne obliczenie grubości cienkiej warstwy i innych jej właściwości, takich jak jednorodność i dyspersja, nawet jeśli grubość warstwy jest mniejsza niż długość drogi koherencji stosowanego szerokopasmowego źródła światła. Wyniki działania systemu uzyskane metodą modelowania matematycznego zostały potwierdzone pomiarami uzyskanymi z komercyjnego systemu, wykorzystując zaawansowane metody przetwarzania sygnałów. Przeprowadzono eksperyment z cienkimi warstwami olejowymi na powierzchni wody. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że możliwy jest pomiar grubości warstwy produktu ropopochodnego na powierzchni wody cieńszej niż 1 μm przy rozdzielczości pomiarów 10 nm.

Słowa kluczowe

EN

pollutions; petroleum products; detection; optical coherence tomography

PL

zanieczyszczenia; produkty ropopochodne; detekcja; optyczna tomografia koherentna

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 73
• Strony: 27--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il., fot.

Twórcy

autor

Kamińska Aleksandra M.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Electronics, Telecommunications and Informatics tel.: [phone]

autor

Pluciński Jerzy

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Electronics, Telecommunications and Informatics, tel.: [phone]

Bibliografia

• 1. Pacheco M., Santos M.A.: Biotransformation, Endocrine, and Genetic Responses of Anguilla anguilla L. to Petroleum Distillate Products and Environmentally Contaminated Waters. Ecotoxicology and Environmental Safety, vol. 49, 2001, pp. 64-75.
• 2. Tchobanoglous G., Burton F.L., Stensel, D.H.: “Chapter 2: Constituents in Wastewater – Oil and Grease” in Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 4th Ed. Metcalf & Eddy Inc., 2003, p. 98.
• 3. Fujimoto J., Drexler W.: “Chapter 1: Introduction to Optical Coherence Tomography” in Drexler W., Fujimoto J. (Eds.): Optical Coherence Tomography. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2008, pp. 1–45.
• 4. Kamińska A.M., Strąkowski M.R., Pluciński J.: Spectroscopic Optical Coherence Tomography for Thin Layer and Foil Measurements. Sensors, vol. 20, 2020, pp. 5553-1–19.
• 5. Pluciński J., Karpienko K.: Fiber-optic Fabry-Pérot sensors – modeling versus measurements results. Proc. SPIE, vol. 10034, 2016, pp. 100340H-1–7.
• 6. Pluciński J., Karpienko K.: Response of a fiber-optic Fabry-Pérot interferometer to refractive index and absorption changes – modeling and experiments. Proc. SPIE, vol. 10161, 2016, pp. 101610F-1–7.
• 7. Saleh B.E.A, Teich M.C.: Fundamentals of Photonics, 3rd Ed. John Wiley & Sons, 2019, pp. 80–88.
• 8. Boris Povazay, Alexander A. Apolonski, Angelika Unterhuber, Boris Hermann, Kostadinka K. Bizheva, Harald Sattmann, Phillip St. J. Russell, Ferenc Krausz, Adolf Friedrich Fercher, Wolfgang Drexler: Visible light optical coherence tomography. Proc. SPIE, vol. 4619, 2002, pp. 90–94.
• 9. Czajkowski J., Prykäri T., Alarousu E., Palosaariet J., Myllylä R.: Optical coherence tomography as a method of quality inspection for printed electronics products. Opt. Rev., vol. 27, 2010, pp. 257–262.
• 10. Czajkowski J., Fabritius T., Ułański J., Marszałek T., Gazicki-Lipman M., Nosal A., Śliż R., Alarousu E., Prykäri T., Myllylä R., Jabbour G.: Ultra-high resolution optical coherence tomography for encapsulation quality inspection. Appl. Phys. B, vol. 105, 2011, pp. 649–657.
• 11. Bizheva K, Tan B., MacLelan B., Kralj O., Hajialamdari M., Hileeto D., Sorbara L.: Submicrometer axial resolution OCT for in-vivo imaging of the cellular structure of healthy and keratoconic human corneas. Biomed. Opt. Express, vol. 8, 2017, pp. 800–812.
• 12. Lu H., Wang M.R., Wang J., Shen M.: Tear film measurement by optical reflectometry technique. J. Biomed. Opt., vol. 19, 2014, pp. 027001-1–9.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).